CN111296539A - 羊胴体机器人自主分割方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种羊胴体机器人自主分割方法，包括：采集羊胴体的不同拍摄角度的深度图像和羊胴体骨骼的图像，拟合形成该羊胴体的立体图像模型；获取该羊胴体的初始分割轨迹，根据初始分割轨迹模拟分割立体图像模型，并预测模拟分割后各分割产品的评级，调整初始分割轨迹，输出各分割产品整体评级最优的分割轨迹作为有效分割轨迹；控制分割机器人按该有效分割轨迹分割该羊胴体。具有优化初始分割轨迹，自动精细分割羊胴体的有益效果。提供了一种羊胴体机器人自主分割系统，其包括胴体数字化模块、自主分割轨迹规划模块、机器人分割模块，可以自动精细分割羊胴体。

Description

羊胴体机器人自主分割方法及系统

技术领域

本发明涉及羊胴体分割技术领域。更具体地说，本发明涉及一种羊胴体机器人自主分割方法及系统。

背景技术

随着科学技术的发展，机器人的成本逐渐降低但其工作技能却越来越精细，智能机器人将逐渐地替代人工走进加工厂。目前，我国肉羊屠宰加工业仍属于劳动密集型产业，尽管屠宰加工模式从手工，逐渐发展到半机械化和机械化，但仍未能实现自动化和智能化，尤其是在分割环节，仍需要人工操作对胴体进行分割。

现有技术中，羊胴体计算机视觉辅助分割系统及其分割装置(申请号：201610847356.8)中提出了一种基于信息数据库的羊胴体分割系统，提高了分割的准确性和分割效率，但这种技术中，分割的操作仍属于传统的人工或半机械化方式，需要操作人员对胴体分割部位进行判断，尽管有图谱参考，但仍存在一定的人为判断误差，并且作业效率受到人为影响。一种羊胴体分割设备(申请号：201910608552.3)公开了采用扫描装置将扫描获得的图像传输至PC机，PC机能够根据该图像获得切割参数，并根据切割参数控制机械臂工作，实现自动分割；但该技术未采用输送带，虽然占地面积小，节省空间，但不利于工业化大规模生产，同时该技术优势在于胴体的大块分割，而我国羊肉分割产品大多数为精细化的分割产品，很难通过一台分割设备来实现。畜体切割方法和设备(申请号：201080020754.3)公开了适用于大规模商业屠宰操作的全自动化流控系统，可实现畜体的全自动切割，避免了人与畜体的接触，但该方法固定了分割的工艺，分割的产品的种类是固定的、无剔骨产品，符合西方的饮食习惯和烹饪方式，仅适用于单一品种、体重相近的羊胴体。而我国炒、炖、煮、涮、烤的羊肉饮食习惯和烹饪方式不同于西方，商品肉羊品种多达40多个，其品质特性不同于西方，羊肉分割的方法不同于西方，单一的分割工艺和标准不适合我国肉羊胴体特点。

因此，如果能研发一套系统应用机器人替代工人，并根据我国羊肉饮食习惯和烹饪方式对羊胴体进行机器人自主自动化分割，就能够进一步提高我国分割羊肉产品的均一性和标准化，同时可以减少人工、提高工作效率。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。

本发明还有一个目的是提供一种羊胴体机器人自主分割方法，通过精准获得各羊胴体的立体图像模型，以精确反映各羊胴体的个体差异，根据模拟分割优化初始分割轨迹，从而提高精细分割羊胴体各分割产品的质量，使分割产品的均一性和标准化得到提升；同时根据我国饮食习惯和烹饪方式，实现精准带骨分割和柔性剔骨分割。

提供了一种羊胴体机器人自主分割系统，可以精准获得各羊胴体的立体图像模型，以精确反映各羊胴体的个体差异，优化初始分割轨迹，提高精细分割羊胴体各分割产品的质量，提升分割肉产品的均一性和标准化。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种羊胴体机器人自主分割方法，包括：

采集羊胴体的不同拍摄角度的深度图像，经图像分析构建该羊胴体的外形三维模型；

采集羊胴体骨骼的X射线图像，经图像分析构建该羊胴体的组织及骨骼结构分布模型，并与外形三维模型匹配、拟合形成该羊胴体的立体模型，所述立体模型集成该羊胴体的外部形态、肌肉分布、骨骼分布；

获取该羊胴体的各环节初始分割轨迹，根据初始分割轨迹模拟分割立体模型，并预测模拟分割后各分割产品的评级，依据胴体等级确定分割工艺，基于分割工艺调整各环节初始分割轨迹，输出各分割产品整体评级最优的分割轨迹作为各分割环节最优分割轨迹；

控制分割机器人按该最优分割轨迹分割该羊胴体。

优选的是，深度图像的拍摄角度为：与羊胴体均速直线移动方向分别呈45°、90°、135°。

优选的是，获取该羊胴体的各环节分割轨迹的方法为：获取该羊胴体的评级信息，根据评级标准评定羊胴体等级，依据胴体等级确定分割工艺，基于分割工艺输出与该羊胴体等级匹配的各环节初始分割轨迹。

优选的是，包括胴体评级和分割产品评级。

所述胴体评级信息包括羊的品种、屠宰月龄、饲养环境、胴体重量和肋脂厚度；

所述评级标准包括根据屠宰月龄和牙齿状态将羊胴体分为羔羊胴体和大羊胴体，根据肋脂厚度和胴体重量将所述羔羊胴体和所述大羊胴体均分别自高到低划分为特等级、优等级、良好级和普通级。

所述分割产品的评级方法为：根据分割产品的大小、外形与计算机模拟分割产品进行匹配，按照匹配度对产品质量进行评估，评估结果根据匹配比例设置多个等级。

提供一种羊胴体机器人自主分割系统，包括：

胴体数字化模块，其用于采集羊胴体的不同拍摄角度的深度图像，经图像分析构建该羊胴体的外形三维模型，及用于采集羊胴体骨骼的X射线图像，经图像分析构建该羊胴体的组织及骨骼结构分布模型，并与外形三维模型匹配、拟合形成该羊胴体的立体模型；

自主分割轨迹规划模块，其用于获取该羊胴体的各环节初始分割轨迹，根据初始分割轨迹模拟分割立体模型，并预测模拟分割后各分割产品的评级，依据胴体等级确定分割工艺，基于分割工艺调整初始分割轨迹，输出各分割产品整体评级最优的分割轨迹作为最优分割轨迹；

机器人分割模块，其用于控制分割机器人按该分割轨迹分割该羊胴体，所述机器人分割模块包括带骨分割模块和柔性剔骨分割模块。

优选的是，还包括：

胴体分级模块，其用于根据羊胴体的重量和肋脂厚度，评定羊胴体等级，并采用电子标签存储，将同等级的羊胴体按照分类存放；

所述自主分割轨迹规划模块还用于获取该羊胴体的评级信息，并根据评级标准评定羊胴体等级，依据胴体等级确定分割工艺，基于分割工艺输出与该羊胴体等级匹配的各环节初始分割轨迹。

优选的是，所述胴体数字化模块包括深度图像的拍摄装置，所述拍摄装置用于拍摄与羊胴体均速直线移动方向分别呈45°、90°、135°时的羊胴体的深度图像。

优选的是，所述拍摄装置包括：箱体，其沿胴体输送线设置，所述箱体沿胴体输送线的方向上的两个侧壁设有一对箱门，所述箱体内设有光源；

多个拍摄相机，至少一个所述拍摄相机设置在所述箱体的顶部，用于拍摄羊胴体的俯视图，至少一对所述拍摄相机相对设置于所述箱体侧壁上，用于拍摄羊胴体正面和背面的视图；

X射线扫描装置，其用于采集羊胴体骨骼的三维图像。

优选的是，所述带骨分割模块根据胴体评级信息，将羊胴体分割成多种带骨分割产品，所述带骨分割产品包括颈肉、方切肩肉、羊肋脊排、带骨羊腰脊、胸腹腩、去髋去腱带股腿、羊前踺、羊后踺；

所述柔性剔骨分割模块根据胴体评级信息，将羊胴体分割成多种去骨分割产品，所述去骨分割产品包括通脊、腰脊肉、臀腰肉、臀肉。

优选的是，所述机器人分割模块包括胴体传送装置、多个固定装置、多个分割装置；

所述胴体传送装置的输送线呈直线或圆环形，所述输送线的一侧或两侧均分布有多个分割工位；

所述固定装置为真空吸盘式、外部夹紧式、内撑式中的一种或几种。

所述分割装置包括多个分割机器人，所述分割机器人根据分割轨迹执行固定的分割操作，所述分割机器人的机械臂连接圆盘刀或异形刀，所述分割机器人的机械臂上装有力觉传感器和视觉传感器。

优选的是，所述胴体传送装置的输送线呈圆环形，在环形的输送线外侧分布4～32个分割工位，环形的输送线内侧为固定羊胴体的呈放射形布置的多个所述固定装置，所述固定装置的数量与所述分割工位一致，所述固定装置包括胴体接触部件、旋转式圆盘、控制装置，所述胴体接触部件固定在所述旋转式圆盘上，所述旋转式圆盘与所述控制装置连接所述胴体接触部件上装有识别定位装置，所述识别定位装置用于辅助所述分割机器人识别定位，所述胴体传送装置由所述控制装置控制启停和移动速度，所述胴体传送装置转动速度为50-200r/h。

优选的是，所述柔性剔骨分割模块的分割刀具上装有力觉传感器，当所述柔性剔骨分割模块的机械臂连载刀具施加力度大于80N时，所述刀具改变切割方向。

本发明至少包括以下有益效果：

第一、通过精准获得各羊胴体的立体图像模型，以精确反映各羊胴体的个体差异，根据模拟分割优化初始分割轨迹，从而提高精细分割羊胴体各分割产品的质量，使分割产品的均一性和标准化得到提升。

第二、采集羊胴体的不同拍摄角度的深度图像，经图像分析构建该羊胴体的外形三维模型；通常采用工业相机拍摄深度图像，精准且真实反映被拍摄物的外观，经图像分析技术可以模拟得到该羊胴体的外形三维模型，精确反映羊胴体的外形尺寸和肌肉分布。

第三、采集羊胴体骨骼的图像，经图像分析构建该羊胴体的骨骼结构分布模型，并与外形三维模型拟合形成该羊胴体的立体模型，所述立体图像模型集成该羊胴体的外形、肌肉分布、骨骼分布；通常采用具有X射线的装置扫描得到骨骼图像，即可以精确得到羊胴体的骨骼的图像，经图像分析技术可以模拟得到对应的骨骼结构分布模型，然后再与同一羊胴体的外形三维模型图拟合，即可得到同时反映该羊胴体外形、肌肉分布、骨骼分布的立体图像模型，为精确分割提供参照。

第四，利用机器人自主自动化分割系统，实现羊胴体的精准带骨分割和柔性剔骨分割，可提供符合我国消费习惯和烹饪方式的精细化分割产品，同时有效降低人工分割过程中对肉品的二次微生物污染，降低分割误差，减少边角料的产生，节省大量人工成本。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明的其中一种技术方案的所述羊胴体机器人自主分割方法的框架图；

图2为本发明的其中一种技术方案的所述拍摄装置的立体透视图；

图3为本发明的其中一种技术方案的所述拍摄装置的俯视透视图；

图4为本发明的其中一种技术方案的呈圆环形的所述胴体传送装置的细节透视图；

图5为本发明的其中一种技术方案的呈直线形的所述胴体传送装置的细节透视图；

图6为本发明的其中一种技术方案的呈直线形的所述胴体传送装置的细节透视图；

图7为本发明的其中一种技术方案的外部夹紧式的所述固定装置的细节透视图；

图8为本发明的其中一种技术方案的外部夹紧式的所述固定装置的细节透视图；

图9为本发明的其中一种技术方案的内撑式的所述固定装置的细节透视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1～9所示，本发明提供一种羊胴体机器人自主分割方法，包括：

采集羊胴体7的不同拍摄角度的深度图像，经图像分析构建该羊胴体7的外形三维模型；通常采用工业相机拍摄深度图像，精准且真实反映被拍摄物的外观，经图像分析技术可以模拟得到该羊胴体7的外形三维模型，精确反映羊胴体7的外形尺寸和肌肉分布。

采集羊胴体7骨骼的图像，经图像分析构建该羊胴体7的组织及骨骼结构分布模型，并与外形三维模型拟合形成该羊胴体7的立体模型，所述立体模型集成该羊胴体7的外形、肌肉分布、骨骼分布；通常采用具有X射线的装置扫描得到骨骼图像，即可以精确得到羊胴体7的骨骼的图像，经图像分析技术可以模拟得到对应的骨骼结构分布模型，然后再与同一羊胴体7的外形三维模型图拟合，即可得到同时反映该羊胴体7外形、肌肉分布、骨骼分布的立体模型，为精确分割提供参照。

获取该羊胴体7的各环节初始分割轨迹，根据初始分割轨迹模拟分割立体模型，并预测模拟分割后各分割产品的评级，调整初始分割轨迹，输出各分割产品整体评级最优的分割轨迹作为最优分割轨迹；初始分割轨迹可以通过对各种类的羊胴体7根据胴体重量和肋脂厚度进行分等级，并对每一等级羊胴体7预先设置初始分割轨迹，由于羊胴体7存在个体差异，如果采用初始分割轨迹直接分割，分割产品的质量不能保证，因此，根据每一羊胴体7的立体图像模型，采用初始分割轨迹模拟分割后，再对分割产品进行评级，以微调分割轨迹，从而消除个体差异的影响，提升分割产品的质量。

控制分割机器人按该最优分割轨迹分割该羊胴体7。根据最优分割轨迹分割后，分割产品达到最优。

在上述技术方案中，通过精准获得各羊胴体7的立体模型，以精确反映各羊胴体7的个体差异，根据模拟分割优化初始分割轨迹，从而提高精细分割羊胴体7各分割产品的质量，使肉产品的均一性和标准化得到提升。

在另一种技术方案中，深度图像的拍摄角度为：与羊胴体7均速直线移动方向分别呈45°、90°、135°。采用3个角度拍摄得到深度图像时，可以提高深度图像反映羊胴体7真空外形和肌肉分布的准确性。

在另一种技术方案中，获取该羊胴体7的分割轨迹的方法为：获取该羊胴体7的评级信息，并根据评级标准评定羊胴体等级，输出与该羊胴体等级匹配的分割轨迹。评级信息可以精准反映羊胴体7的经验性特征，根据经验性特征设置的分割轨迹可以初步保证分割产品的基本质量要求，为后期精细化分割提供分割基础。

在另一种技术方案中，所述评级信息包括羊的品种、屠宰月龄、饲养环境、胴体重量、肋脂厚度；羊的品种、屠宰月龄、饲养环境、胴体重量、肋脂厚度都对羊胴体的外形、肌肉分布、骨骼分布影响重大，因此，通过采用上述各项数据对羊胴体进行分类，可以提升初始分割轨迹与羊胴体的匹配度，减少对初始分割轨迹的调整量，提高生产效率。其中，羊的品种为山羊属和绵羊属的共计46个商品肉羊品种，饲养环境为舍饲或者放牧。

所述评级标准包括根据屠宰月龄和牙齿状态将羊胴体分为羔羊胴体和大羊胴体，根据肋脂厚度和胴体重量将所述羔羊胴体和所述大羊胴体均分别自高到低划分为特等级、优等级、良好级和普通级。进行分类比较评级，可以提升评级标准的准确性。

在另一种技术方案中，分割产品的评级方法为：根据分割产品的大小、外形与计算机模拟分割产品进行匹配，按照匹配度对产品质量进行评估，评估结果根据匹配比例设置多个等级。采用综合评价同一羊胴体7的所有分割产品的方法确定有效分割轨迹，可以在整体上提高分割产品质量，而避免为了某一单一品种的分割产品质量而牺牲其它众多分割产品质量。

提供一种羊胴体机器人自主分割系统，包括：

胴体数字化模块，其用于采集羊胴体7的不同拍摄角度的深度图像，经图像分析构建该羊胴体7的外形三维模型，及用于采集羊胴体7骨骼的图像，经图像分析构建该羊胴体7的组织及骨骼结构分布模型，并与外形三维模型拟合形成该羊胴体7的立体模型；得到同时反映该羊胴体7外形、肌肉分布、骨骼分布的立体模型，为精确分割提供参照。

自主分割轨迹规划模块，其用于获取该羊胴体7的初始分割轨迹，根据初始分割轨迹模拟分割立体模型，并预测模拟分割后各分割产品的评级，调整初始分割轨迹，输出各分割产品整体评级最优的分割轨迹作为有效分割轨迹；初始分割轨迹可以通过对各种类的羊胴体7根据胴体重量和肋脂厚度进行分等级，并对每一等级羊胴体7预先设置初始分割轨迹，由于羊胴体7存在个体差异，如果采用初始分割轨迹直接分割，分割产品的质量不能保证，因此，根据每一羊胴体7的立体模型，采用初始分割轨迹模拟分割后，再对分割产品进行评级，以微调分割轨迹，从而消除个体差异的影响，提升分割产品的质量。

机器人分割模块，其用于控制分割机器人按该分割轨迹分割该羊胴体7。根据最优分割轨迹分割后，分割产品达到最优。所述机器人分割模块包括带骨分割模块和柔性剔骨分割模块，可以分为带骨的和剔骨的，使产品分割更为精细。

在上述技术方案中，通过精准获得各羊胴体7的立体模型，以精确反映各羊胴体7的个体差异，根据模拟分割优化初始分割轨迹，从而提高精细分割羊胴体7各分割产品的质量，使肉产品的均一性和标准化得到提升。

在另一种技术方案中，还包括：

胴体分级模块，其用于根据羊胴体7的重量和肋脂厚度，评定羊胴体等级，并采用电子标签存储，将同等级的羊胴体7进行分类存放。

所述自主分割轨迹规划模块还用于获取该羊胴体7的评级信息，并根据评级标准评定羊胴体等级，输出与该羊胴体等级匹配的初始分割轨迹。

在上述技术方案中，胴体重量、肋脂厚度都对羊胴体的外形、肌肉分布、骨骼分布影响重大，因此，通过采用上述各项数据对羊胴体进行分类，可以提升初始分割轨迹与羊胴体的匹配度，减少对初始分割轨迹的调整量，提高生产效率。

在另一种技术方案中，所述胴体数字化模块包括深度图像的拍摄装置，所述拍摄装置用于拍摄与羊胴体7均速直线移动过程中的直线分别呈45°、90°、135°时的羊胴体7的深度图像。采用3个角度拍摄得到深度图像时，可以提高深度图像反映羊胴体7真空外形和肌肉分布的准确性。

在另一种技术方案中，所述拍摄装置包括：箱体1，其沿胴体7输送线4设置，所述箱体1沿胴体7输送线4的方向上的两个侧壁设有一对箱门5，所述箱体1内设有光源3；箱门5打开时，可以供羊胴体7沿输送线4输送至箱体1内，箱门5闭合时，光源3打开，可以为获取羊胴体7的深度图像提供光源。

多个拍摄相机2，至少一个所述拍摄相机2设置在所述箱体1的顶部，用于拍摄羊胴体7的俯视图，至少一对所述拍摄相机2相对设置于所述箱体1侧壁上，用于拍摄羊胴体7正面和背面的视图；可以更全面的获取到羊胴体7的深度图像，为图像分析技术提供高质量素材，提升外形三维模型与羊胴体7实际外形和肌肉分布的匹配度。

X射线扫描装置6，其用于采集羊胴体7骨骼的图像。

在上述技术方案中，在羊胴体7的输送线中设置一环节，获取高质量的羊胴体7的深度图像，为图像分析技术提供高质量素材，提升外形三维模型与羊胴体7实际外形和肌肉分布的匹配度，为后序的精准分割提供基础。

在另一种技术方案中，所述带骨分割模块根据胴体评级信息，将羊胴体分割成多种带骨分割产品，所述带骨分割产品包括颈肉、方切肩肉、羊肋脊排、带骨羊腰脊、胸腹腩、去髋去腱带股腿、羊前踺、羊后踺；

所述柔性剔骨分割模块根据胴体评级信息，将羊胴体分割成多种去骨分割产品，所述去骨分割产品包括通脊、腰脊肉、臀腰肉、臀肉。

在另一种技术方案中，所述机器人分割模块包括胴体传送装置、多个固定装置、多个分割装置；

所述胴体传送装置的输送线呈直线或圆环形，所述输送线的一侧或两侧均分布有多个分割工位；胴体传送装置可以设计为圆环形的和直线形的，圆环形的胴体传送装置如图4所示出的，图4中，标记1为分割机器人工作站，标记2为环形输送线，标记3为直线接驳输送线，标记4为中心转轴，标记5为放射型固定装置。直线形的胴体传送装置如图5～6所示出的，图5中，标记1为羊胴体输送线，标记2为羊胴体挂钩，标记3为羊胴体，标记4为固定装置循环轨道，标记5为分割机器人工作站，标记6为羊胴体固定装置，标记7为循环轨道固定桩。图6中，标记1为羊胴体输送线，标记2为羊胴体挂钩，标记3为羊胴体，标记4为固定装置循环轨道，标记5为分割机器人工作站，标记6为羊胴体固定装置，标记7为循环轨道固定桩。

所述固定装置为真空吸盘式、外部夹紧式、内撑式中的一种或几种。外部夹紧式的固定装置如图7～8所示出的，图7中，标记1为分割刀，标记2为分割机器人工作站，标记3为羊胴体，标记4为羊胴体固定装置，标记5为羊胴体挂钩，标记6为旋转式圆盘，标记7为外部夹抱式固定机械手，标记8为胴体输送线。内撑式的固定装置如图9所示出的，图9中，标记1为分割刀，标记2为分割机器人工作站，标记3为羊胴体，标记4为胴体固定装置，标记5为羊胴体挂钩，标记6为旋转式圆盘，标记7为内撑式固定机械手。

所述分割装置包括多个分割机器人，所述分割机器人根据分割轨迹执行固定的分割操作，所述分割机器人的机械臂连接圆盘刀或异形刀，所述分割机器人的机械臂上装有力觉传感器和视觉传感器。

在另一种技术方案中，所述胴体传送装置的输送线呈圆环形，在环形的输送线外侧分布4～32个分割工位，环形的输送线内侧为固定羊胴体的呈放射形布置的多个所述固定装置，所述固定装置的数量与所述分割工位一致，所述固定装置包括胴体接触部件、旋转式圆盘、控制装置，所述胴体接触部件固定在所述旋转式圆盘上，所述旋转式圆盘与所述控制装置连接所述胴体接触部件上装有识别定位装置，所述识别定位装置用于辅助所述分割机器人识别定位，所述胴体传送装置由所述控制装置控制启停和移动速度，所述胴体传送装置转动速度为50-200r/h。运行一圈，整个胴体完成分割；每个分割工位产生的分割肉通过单独的输送装置运送到下一个加工区。

在另一种技术方案中，所述柔性剔骨分割模块的分割刀具上装有力觉传感器，当所述柔性剔骨分割模块的机械臂连载刀具施加力度大于80N时，所述刀具改变切割方向。

在上述技术方案中，以颈肉为例，

分割工位设有1台机器人，采用内撑架固定羊胴体，自主分割轨迹规划模块将颈肉分割轨迹信息传送到该工位分割机器人，分割机器人机械臂上装有圆形刀的电锯，圆形刀直径15～20cm，转速>1500转/min。分割机器人机械臂上装有视觉传感器，可对下刀位置进行精准定位，从4、5颈椎之间切开，分离颈肉。切割的颈肉，掉入收集装置，通过输送带，运送到下一加工区。

以剔骨带臀腿为例，

分割工位设有2台机器人，1台完成剔骨分割操作，1台完成带臀腿的收集；采用内撑架固定羊胴体，自主分割轨迹规划模块将剔骨带臀腿的分割轨迹信息传送到该工位分割机器人，分割机器人机械臂上装有窄刃剔骨刀，长度15～20cm，分割刀上的力觉传感器识别力度3-5kg；从髂骨与第6腰椎骨缝下刀，沿着髂骨、股骨、胫骨外侧方向，贴着骨头表面向上分离肌肉；从尾锥末端下刀，沿着髂骨、股骨、胫骨内侧方向，贴着骨头表面向上分离肌肉；分离的肌肉由收集机器人，通过机器臂夹持装置，将带臀腿扯离胴体，放在特定输送带上，运送到下一加工区。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (12)

1.羊胴体机器人自主分割方法，其特征在于，包括：

采集羊胴体的不同拍摄角度的深度图像，经图像分析构建该羊胴体的外形三维模型；

采集羊胴体骨骼的X射线图像，经图像分析构建该羊胴体的组织及骨骼结构分布模型，并与外形三维模型匹配、拟合形成该羊胴体的立体模型，所述立体模型集成该羊胴体的外部形态、肌肉分布、骨骼分布；

获取该羊胴体的各环节初始分割轨迹，根据初始分割轨迹模拟分割立体模型，并预测模拟分割后各分割产品的评级，依据胴体等级确定分割工艺，基于分割工艺调整各环节初始分割轨迹，输出各分割产品整体评级最优的分割轨迹作为各分割环节最优分割轨迹；

控制分割机器人按该最优分割轨迹分割该羊胴体。

2.如权利要求1所述的羊胴体机器人自主分割方法，其特征在于，深度图像的拍摄角度为：与羊胴体均速直线移动方向分别呈45°、90°、135°。

3.如权利要求1所述的羊胴体机器人自主分割方法，其特征在于，获取该羊胴体的各环节分割轨迹的方法为：获取该羊胴体的评级信息，根据评级标准评定羊胴体等级，依据胴体等级确定分割工艺，基于分割工艺输出与该羊胴体等级匹配的各环节初始分割轨迹。

4.如权利要求1所述的羊胴体机器人自主分割方法，其特征在于，包括胴体评级和分割产品评级。

所述胴体评级信息包括羊的品种、屠宰月龄、饲养环境、胴体重量和肋脂厚度；

所述评级标准包括根据屠宰月龄和牙齿状态将羊胴体分为羔羊胴体和大羊胴体，根据肋脂厚度和胴体重量将所述羔羊胴体和所述大羊胴体均分别自高到低划分为特等级、优等级、良好级和普通级。

所述分割产品的评级方法为：根据分割产品的大小、外形与计算机模拟分割产品进行匹配，按照匹配度对产品质量进行评估，评估结果根据匹配比例设置多个等级。

5.羊胴体机器人自主分割系统，其特征在于，包括：

胴体数字化模块，其用于采集羊胴体的不同拍摄角度的深度图像，经图像分析构建该羊胴体的外形三维模型，及用于采集羊胴体骨骼的X射线图像，经图像分析构建该羊胴体的组织及骨骼结构分布模型，并与外形三维模型匹配、拟合形成该羊胴体的立体模型；

自主分割轨迹规划模块，其用于获取该羊胴体的各环节初始分割轨迹，根据初始分割轨迹模拟分割立体模型，并预测模拟分割后各分割产品的评级，依据胴体等级确定分割工艺，基于分割工艺调整初始分割轨迹，输出各分割产品整体评级最优的分割轨迹作为最优分割轨迹；

机器人分割模块，其用于控制分割机器人按该分割轨迹分割该羊胴体，所述机器人分割模块包括带骨分割模块和柔性剔骨分割模块。

6.如权利要求5所述的羊胴体机器人自主分割系统，其特征在于，还包括：

胴体分级模块，其用于根据羊胴体的重量和肋脂厚度，评定羊胴体等级，并采用电子标签存储，将同等级的羊胴体按照分类存放；

所述自主分割轨迹规划模块还用于获取该羊胴体的评级信息，并根据评级标准评定羊胴体等级，依据胴体等级确定分割工艺，基于分割工艺输出与该羊胴体等级匹配的各环节初始分割轨迹。

7.如权利要求5所述的羊胴体机器人自主分割系统，其特征在于，所述胴体数字化模块包括深度图像的拍摄装置，所述拍摄装置用于拍摄与羊胴体均速直线移动方向分别呈45°、90°、135°时的羊胴体的深度图像。

8.如权利要求5所述的羊胴体机器人自主分割系统，其特征在于，所述拍摄装置包括：箱体，其沿胴体输送线设置，所述箱体沿胴体输送线的方向上的两个侧壁设有一对箱门，所述箱体内设有光源；

多个拍摄相机，至少一个所述拍摄相机设置在所述箱体的顶部，用于拍摄羊胴体的俯视图，至少一对所述拍摄相机相对设置于所述箱体侧壁上，用于拍摄羊胴体正面和背面的视图；

X射线扫描装置，其用于采集羊胴体骨骼的三维图像。

9.如权利要求5所述的羊胴体机器人自主分割系统，其特征在于，所述带骨分割模块根据胴体评级信息，将羊胴体分割成多种带骨分割产品，所述带骨分割产品包括颈肉、方切肩肉、羊肋脊排、带骨羊腰脊、胸腹腩、去髋去腱带股腿、羊前踺、羊后踺；

所述柔性剔骨分割模块根据胴体评级信息，将羊胴体分割成多种去骨分割产品，所述去骨分割产品包括通脊、腰脊肉、臀腰肉、臀肉。

10.如权利要求5所述的羊胴体机器人自主分割系统，其特征在于，所述机器人分割模块包括胴体传送装置、多个固定装置、多个分割装置；

所述胴体传送装置的输送线呈直线或圆环形，所述输送线的一侧或两侧均分布有多个分割工位；

所述固定装置为真空吸盘式、外部夹紧式、内撑式中的一种或几种。

所述分割装置包括多个分割机器人，所述分割机器人根据分割轨迹执行固定的分割操作，所述分割机器人的机械臂连接圆盘刀或异形刀，所述分割机器人的机械臂上装有力觉传感器和视觉传感器。

11.如权利要求10所述的羊胴体机器人自主分割系统，其特征在于，所述胴体传送装置的输送线呈圆环形，在环形的输送线外侧分布4～32个分割工位，环形的输送线内侧为固定羊胴体的呈放射形布置的多个所述固定装置，所述固定装置的数量与所述分割工位一致，所述固定装置包括胴体接触部件、旋转式圆盘、控制装置，所述胴体接触部件固定在所述旋转式圆盘上，所述旋转式圆盘与所述控制装置连接所述胴体接触部件上装有识别定位装置，所述识别定位装置用于辅助所述分割机器人识别定位，所述胴体传送装置由所述控制装置控制启停和移动速度，所述胴体传送装置转动速度为50-200r/h。

12.如权利要求5所述的羊胴体机器人自主分割系统，其特征在于，所述柔性剔骨分割模块的分割刀具上装有力觉传感器，当所述柔性剔骨分割模块的机械臂连载刀具施加力度大于80N时，所述刀具改变切割方向。

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