CN108718707A - 一种智能化枸杞采摘系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能化枸杞采摘系统，包括：控制模块控制移动平台根据导航路线进行行走，控制模块通过感知模块采集预设区域的枸杞红果图像，判断枸杞红果是否满足采摘要求，若是，对枸杞枝条进行定位，控制模块控制移动平台停止行走，控制模块控制移动模块将采摘模块移动到枸杞枝条坐标的预设范围内，再通过定位模块对枸杞红果进行坐标定位，得到枸杞红果坐标，指令控制采摘模块基于枸杞红果坐标对枸杞红果进行采摘，控制模块通过采摘率获取模块枸杞红果的采净率，将枸杞红果的采净率与预设的采净率阈值进行比较，当枸杞红果的采净率达到采净率阈值时，控制模块指令控制采摘模块停止对枸杞红果进行采摘，控制移动平台根据导航路线继续行走。

Description

一种智能化枸杞采摘系统

技术领域

本发明涉及果实采摘技术领域，尤其涉及一种智能化枸杞采摘系统。

背景技术

目前，对枸杞红果采摘的方式分为人工采摘和机械采摘。机械采机包括震动式采摘机、梳理式采摘机、剪切式采摘机、气吸式枸杞采摘机。但是，震动式采摘机的缺点是机械振动容易引起手腕疲劳，使采摘者的持续工作能力大大降低，梳理式采摘机的主要问题是枸杞枝条韧性大，果柄柔软，花和果实分布相互穿插无规律，采摘机具仅能使部分成熟枸杞脱落，还会将花朵抨下，剪切式采摘机存在的问题主要是易将成熟枸杞切破，将未成熟枸杞、花朵、叶片、枝条茎秆剪切下来或割伤，影响枸杞后续生长和总产量，气吸式枸杞采摘机存在的主要问题是:机具产生的气压大小和量比较有限，气压经过气管时产生很大阻力，从而造成压力损失，有时不能将目标枸杞采摘下来，同时震动式采摘机、梳理式采摘机、剪切式采摘机、气吸式枸杞采摘机对人员数量要求较高。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种智能化枸杞采摘系统；

本发明提出的一种智能化枸杞采摘系统，包括：移动平台、移动模块、感知模块、定位模块、采摘模块、采摘率获取模块和控制模块，移动模块、感知模块、定位模块、采摘模块、采摘率获取模块和控制模块设于移动平台上，采摘模块设于移动模块上；

感知模块，用于采集预设区域内的枸杞红果图像，并根据所述枸杞红果图像判断预设区域内的枸杞红果是否满足采摘要求，当判断结果为是时，对枸杞枝条进行坐标定位，得到枸杞枝条坐标；

采摘模块，用于对枸杞红果进行采摘；

定位模块，用于对枸杞红果进行坐标定位，得到枸杞红果坐标；

采摘率获取模块，用于采集预设区域内的枸杞红果图像，并根据所述枸杞红果图像获取枸杞红果的采净率；

控制模块分别与移动模块、感知模块、定位模块、采摘率获取模块和采摘模块通信连接；

控制模块中存储有导航路线，控制模块控制移动平台根据导航路线进行行走，控制模块通过感知模块采集预设区域的枸杞红果图像，并根据所述枸杞红果图像判断预设区域内的枸杞红果是否满足采摘要求，当判断结果为是时，对枸杞枝条进行定位，得到枸杞枝条坐标，控制模块控制移动平台停止行走，并控制移动模块将采摘模块移动到枸杞枝条坐标的预设范围内，再通过定位模块对枸杞红果进行坐标定位，得到枸杞红果坐标，指令控制采摘模块基于枸杞红果坐标对枸杞红果进行采摘，控制模块通过采摘率获取模块枸杞红果的采净率，并将枸杞红果的采净率与预设的采净率阈值进行比较，当枸杞红果的采净率达到采净率阈值时，控制模块指令控制采摘模块停止对枸杞红果进行采摘，并控制移动平台根据导航路线继续行走。

优选地，所述感知模块，具体用于：

通过双目视觉摄像头采集枸杞红果图像；

对枸杞红果图像中枸杞红果进行分离，并提取枸杞红果的几何形状；

将枸杞红果几何形状的几何中心的空间坐标替代枸杞的实际空间坐标，得到枸杞红果空间坐标；

根据枸杞红果空间坐标获取枸杞红果数量，将枸杞红果数量与预设阈值进行比较，当枸杞红果数量大于预设阈值时，判断满足采摘要求，通过抓取单目摄像头采集枸杞红果所处的枸杞枝条图像；

对枸杞枝条图像进行去噪处理；

提取枸杞枝条图像中枸杞枝条部分，得到枸杞枝条坐标。

优选地，所述定位模块，具体用于：

通过双目摄像头采集枸杞枝条上枸杞红果图像；

对枸杞红果图像中枸杞进行分离，并提取枸杞的几何形状；

将枸杞几何形状的几何中心的空间坐标替代枸杞的实际空间坐标，得到枸杞的空间坐标。

优选地，所述采摘模块，具体用于：

对枸杞枝条进行拉起，直到目标枸杞枝条被拉起的高度达到预设的采摘高度时，停止对目标枸杞枝条进行拉起；

根据枸杞的空间坐标规划采摘运动路线，根据采摘运动路线对枸杞枝条上的枸杞红果进行采摘。

优选地，所述采摘模块，具体用于：

通过双目摄像机实时获取目标枸杞枝条被拉起的高度；

将目标枸杞枝条被拉起的高度与预设的采摘高度进行比较，当目标枸杞枝条被拉起的高度达到预设的采摘高度时，停止对目标枸杞枝条进行拉起。

优选地，所述移动模块为机械臂。

本发明中，控制模块控制移动平台根据导航路线进行行走，控制模块通过感知模块采集预设区域的枸杞红果图像，并根据所述枸杞红果图像判断预设区域内的枸杞红果是否满足采摘要求，当判断结果为是时，对枸杞枝条进行定位，得到枸杞枝条坐标，控制模块控制移动平台停止行走，并控制移动模块将采摘模块移动到枸杞枝条坐标的预设范围内，再通过定位模块对枸杞红果进行坐标定位，得到枸杞红果坐标，指令控制采摘模块基于枸杞红果坐标对枸杞红果进行采摘，控制模块通过采摘率获取模块枸杞红果的采净率，并将枸杞红果的采净率与预设的采净率阈值进行比较，当枸杞红果的采净率达到采净率阈值时，控制模块指令控制采摘模块停止对枸杞红果进行采摘，并控制移动平台根据导航路线继续行走。如此，通过对枸杞红果进行智能识别，由控制系统发出指令，由执行机构实施采摘或另寻目标，智能化枸杞采摘机可以对最佳采摘期的熟果完成高效、及时、精准的采摘，既保证了熟果的优良品质，又减少了误采青果造成的经济损失。

附图说明

图1为本发明提出的一种智能化枸杞采摘系统的模块示意图。

具体实施方式

参照图1，本发明提出的一种智能化枸杞采摘系统，包括：移动平台、移动模块、感知模块、定位模块、采摘模块、采摘率获取模块和控制模块，移动模块、感知模块、定位模块、采摘模块、采摘率获取模块和控制模块设于移动平台上，采摘模块设于移动模块上；

感知模块，用于采集预设区域内的枸杞红果图像，并根据所述枸杞红果图像判断预设区域内的枸杞红果是否满足采摘要求，当判断结果为是时，对枸杞枝条进行坐标定位，得到枸杞枝条坐标，具体用于：

通过双目视觉摄像头采集枸杞红果图像；

对枸杞红果图像中枸杞红果进行分离，并提取枸杞红果的几何形状；

将枸杞红果几何形状的几何中心的空间坐标替代枸杞的实际空间坐标，得到枸杞红果空间坐标；

根据枸杞红果空间坐标获取枸杞红果数量，将枸杞红果数量与预设阈值进行比较，当枸杞红果数量大于预设阈值时，判断满足采摘要求，通过抓取单目摄像头采集枸杞红果所处的枸杞枝条图像；

对枸杞枝条图像进行去噪处理；

提取枸杞枝条图像中枸杞枝条部分，得到枸杞枝条坐标。

采摘模块，用于对枸杞红果进行采摘，所述采摘模块，具体用于：

对枸杞枝条进行拉起，直到目标枸杞枝条被拉起的高度达到预设的采摘高度时，停止对目标枸杞枝条进行拉起；

根据枸杞的空间坐标规划采摘运动路线，根据采摘运动路线对枸杞枝条上的枸杞红果进行采摘，具体的，通过双目摄像机实时获取目标枸杞枝条被拉起的高度；

将目标枸杞枝条被拉起的高度与预设的采摘高度进行比较，当目标枸杞枝条被拉起的高度达到预设的采摘高度时，停止对目标枸杞枝条进行拉起。

定位模块，用于对枸杞红果进行坐标定位，得到枸杞红果坐标，具体用于：

通过双目摄像头采集枸杞枝条上枸杞红果图像；

对枸杞红果图像中枸杞进行分离，并提取枸杞的几何形状；

将枸杞几何形状的几何中心的空间坐标替代枸杞的实际空间坐标，得到枸杞的空间坐标。

采摘率获取模块，用于采集预设区域内的枸杞红果图像，并根据所述枸杞红果图像获取枸杞红果的采净率；

控制模块分别与移动模块、感知模块、定位模块、采摘率获取模块和采摘模块通信连接；

控制模块中存储有导航路线，控制模块控制移动平台根据导航路线进行行走，控制模块通过感知模块采集预设区域的枸杞红果图像，并根据所述枸杞红果图像判断预设区域内的枸杞红果是否满足采摘要求，当判断结果为是时，对枸杞枝条进行定位，得到枸杞枝条坐标，控制模块控制移动平台停止行走，并控制移动模块将采摘模块移动到枸杞枝条坐标的预设范围内，再通过定位模块对枸杞红果进行坐标定位，得到枸杞红果坐标，指令控制采摘模块基于枸杞红果坐标对枸杞红果进行采摘，控制模块通过采摘率获取模块枸杞红果的采净率，并将枸杞红果的采净率与预设的采净率阈值进行比较，当枸杞红果的采净率达到采净率阈值时，控制模块指令控制采摘模块停止对枸杞红果进行采摘，并控制移动平台根据导航路线继续行走，其中，所述移动模块为机械臂。

在具体方案中，控制模块控制移动平台根据导航路线进行行走，双目摄像头实时采集导航路线上的枸杞图像，并判断枸杞是否满足采摘条件，若满足，控制模块控制移动平台停止行走，通过枸杞图像获取枸杞枝条位置，并控制机械臂将采摘模块移动至枸杞枝条所在位置，再通过双目摄像头采集枸杞枝条上枸杞红果图像，对枸杞红果进行坐标定位，并根据枸杞红果坐标制定采摘路线，控制模块控制采摘模块根据采摘路线对枸杞红果进行采摘，直到枸杞红果的采净率达到采净率阈值时，停止对枸杞红果进行采摘，控制模块控制移动平台根据导航路线继续行走。

本实施方式中，控制模块控制移动平台根据导航路线进行行走，控制模块通过感知模块采集预设区域的枸杞红果图像，并根据所述枸杞红果图像判断预设区域内的枸杞红果是否满足采摘要求，当判断结果为是时，对枸杞枝条进行定位，得到枸杞枝条坐标，控制模块控制移动平台停止行走，并控制移动模块将采摘模块移动到枸杞枝条坐标的预设范围内，再通过定位模块对枸杞红果进行坐标定位，得到枸杞红果坐标，指令控制采摘模块基于枸杞红果坐标对枸杞红果进行采摘，控制模块通过采摘率获取模块枸杞红果的采净率，并将枸杞红果的采净率与预设的采净率阈值进行比较，当枸杞红果的采净率达到采净率阈值时，控制模块指令控制采摘模块停止对枸杞红果进行采摘，并控制移动平台根据导航路线继续行走。如此，通过对枸杞红果进行智能识别，由控制系统发出指令，由执行机构实施采摘或另寻目标，智能化枸杞采摘机可以对最佳采摘期的熟果完成高效、及时、精准的采摘，既保证了熟果的优良品质，又减少了误采青果造成的经济损失。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种智能化枸杞采摘系统，其特征在于，包括：移动平台、移动模块、感知模块、定位模块、采摘模块、采摘率获取模块和控制模块，移动模块、感知模块、定位模块、采摘模块、采摘率获取模块和控制模块设于移动平台上，采摘模块设于移动模块上；

感知模块，用于采集预设区域内的枸杞红果图像，并根据所述枸杞红果图像判断预设区域内的枸杞红果是否满足采摘要求，当判断结果为是时，对枸杞枝条进行坐标定位，得到枸杞枝条坐标；

采摘模块，用于对枸杞红果进行采摘；

定位模块，用于对枸杞红果进行坐标定位，得到枸杞红果坐标；

采摘率获取模块，用于采集预设区域内的枸杞红果图像，并根据所述枸杞红果图像获取枸杞红果的采净率；

控制模块分别与移动模块、感知模块、定位模块、采摘率获取模块和采摘模块通信连接；

控制模块中存储有导航路线，控制模块控制移动平台根据导航路线进行行走，控制模块通过感知模块采集预设区域的枸杞红果图像，并根据所述枸杞红果图像判断预设区域内的枸杞红果是否满足采摘要求，当判断结果为是时，对枸杞枝条进行定位，得到枸杞枝条坐标，控制模块控制移动平台停止行走，并控制移动模块将采摘模块移动到枸杞枝条坐标的预设范围内，再通过定位模块对枸杞红果进行坐标定位，得到枸杞红果坐标，指令控制采摘模块基于枸杞红果坐标对枸杞红果进行采摘，控制模块通过采摘率获取模块枸杞红果的采净率，并将枸杞红果的采净率与预设的采净率阈值进行比较，当枸杞红果的采净率达到采净率阈值时，控制模块指令控制采摘模块停止对枸杞红果进行采摘，并控制移动平台根据导航路线继续行走。

2.根据权利要求1所述的智能化枸杞采摘系统，其特征在于，所述感知模块，具体用于：

通过双目视觉摄像头采集枸杞红果图像；

对枸杞红果图像中枸杞红果进行分离，并提取枸杞红果的几何形状；

将枸杞红果几何形状的几何中心的空间坐标替代枸杞的实际空间坐标，得到枸杞红果空间坐标；

根据枸杞红果空间坐标获取枸杞红果数量，将枸杞红果数量与预设阈值进行比较，当枸杞红果数量大于预设阈值时，判断满足采摘要求，通过抓取单目摄像头采集枸杞红果所处的枸杞枝条图像；

对枸杞枝条图像进行去噪处理；

提取枸杞枝条图像中枸杞枝条部分，得到枸杞枝条坐标。

3.根据权利要求1所述的智能化枸杞采摘系统，其特征在于，所述定位模块，具体用于：

通过双目摄像头采集枸杞枝条上枸杞红果图像；

对枸杞红果图像中枸杞进行分离，并提取枸杞的几何形状；

将枸杞几何形状的几何中心的空间坐标替代枸杞的实际空间坐标，得到枸杞的空间坐标。

4.根据权利要求1所述的智能化枸杞采摘系统，其特征在于，所述采摘模块，具体用于：

对枸杞枝条进行拉起，直到目标枸杞枝条被拉起的高度达到预设的采摘高度时，停止对目标枸杞枝条进行拉起；

根据枸杞的空间坐标规划采摘运动路线，根据采摘运动路线对枸杞枝条上的枸杞红果进行采摘。

5.根据权利要求4所述的智能化枸杞采摘系统，其特征在于，所述采摘模块，具体用于：

通过双目摄像机实时获取目标枸杞枝条被拉起的高度；

将目标枸杞枝条被拉起的高度与预设的采摘高度进行比较，当目标枸杞枝条被拉起的高度达到预设的采摘高度时，停止对目标枸杞枝条进行拉起。

6.根据权利要求1所述的智能化枸杞采摘系统，其特征在于，所述移动模块为机械臂。