CN112005726B - 一种智能化果蔬采摘装置及采摘方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种智能化果蔬采摘装置，包括行走装置、升降台、机械臂、末端执行装置、传输装置、视觉装置和控制装置，利用IP摄像头对周围环境的物理信息进行视觉信息获取，提取得到采摘装置的起点位置信息以及果蔬种植环境的信息，然后通过路径规划算法实现采摘装置在已知环境的情况下自主选择最优路径并运动至目的地，再根据视频传感器获取的果蔬位置信息自主完成采摘作业。同时，根据获取的视觉信息，通过无线传送，可以实现移动设备终端对采摘装置运动状态的实时显示和监控，大大减少了果蔬识别和定位的不准确及漏采现象。

Description

一种智能化果蔬采摘装置及采摘方法

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及一种适合于农业领域的自主循轨的视 觉化果蔬采摘智能装置，通过该装置，能实现果蔬采摘作业的节本、高效、精准。

背景技术

近年来，随着数字化、自动化、智能化技术在农业领域的应用和普及，机器 人技术日渐逐步进入现代农业生产领域中。农业机器人大致可以分为果蔬采摘机 器人、蔬菜嫁接机器人、果蔬分选机器人以及农田作业机器人。果蔬采摘机器人 是一类针对水果或蔬菜收获作业，具有感知系统的自动化机械收获装备，是集机 械、电子信息、计算机科学、人工智能、农业及生命科学等多学科于一体的交叉 性边缘科学，其涉及本体结构、传感技术、视觉图像处理、机器人正逆运动学与 动力学、控制驱动技术以及信息处理等多学科领域知识。相对于在结构性环境下 工作的工业机器人，果蔬采摘机器人要充分考虑作业对象的自身特征及外界生长 环境，采摘作业的先进性、实用性、经济性等诸多因素。因此，果蔬采摘机器人 技术是现代农业的一个重要发展方向，是深入推进机械化、信息化融合，促进现 代农业机械化高质量发展的一种趋势。

目前，许多国家都相继开展了果蔬采摘机器人领域的研究工作。涉及到的研 究对象主要包括橙子、苹果、柑橘、番茄、樱桃番茄、芦笋、黄瓜、甜瓜、葡萄、 甘蓝、菊花、草莓、蘑菇、甜椒等。我国的采摘机器人技术起步较晚，但随着人 口红利的消失，劳动力紧缺问题已快速成为制约农业发展、特别是劳动密集型的 果蔬产业发展的瓶颈，采摘机器人技术已从前瞻性研究开始成为现实需求。纵观 现有的技术，目前市场上的应用的果蔬采摘装置主要存在如下问题：(1)采摘 高度比较单一，且大多采摘高度都很低，只能采摘相对较低的果蔬，对于苹果、 橙子等相对较高的果蔬，不能进行机械采摘，只能人工采摘；并且采摘装置大多 采用滚轮进行移动，对于路况比较复杂的陡峭地方或者沙土地、草丛比较深的土 地等，滚轮很容易卡在地面，导致整个装置无法正常移动；(2)采摘后的果蔬 直接掉落在地面或者直接掉落在收集装置中，容易损伤果蔬外表面，导致果蔬保 质期缩短，也影响果蔬的销售价格；(3)采摘作业时，同一个果园的果蔬会有 大有小，不同类型的果蔬通常尺寸也都不一致，现有的采摘装置采摘部件尺寸通 常都是固定的，只能摘取同一尺寸或一定尺寸范围内的果蔬，如果果蔬体积差别 较大，需要更换不同的采摘部件进行采摘或者采用人工进行采摘，适应性较差， 严重影响采摘效率；(4)果蔬识别和定位不准确、枝叶过多遮挡果蔬等因素引 起的漏采现象比较多，另外，由于种植园环境的复杂性会降低采摘作业效率。

所以，研究与开发一种符合我国农情，以生产收益高的采摘作业为切入点， 把先进性、实用性和经济性融为一体的果蔬采摘智能装置，对实现我国新时期的 农业发展产业化并逐渐推广应用有着非常重大的实际意义，也有着广阔的应用前 景和良好的经济前景。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出了一种智能化果蔬采摘装置，包括行走装 置、升降台、机械臂、末端执行装置、传输装置、视觉装置和控制装置。

所述的行走装置包括底盘和驱动电机，底盘的两侧各安装有一个导向轮、一 个驱动轮、两个支重轮和三个拖带轮，驱动轮位于底盘行进方向的前方，导向轮 位于底盘行进方向的后方，两个支重轮并排位于底盘一侧的上方，三个拖带轮并 排位于底盘一侧的下方，履带包覆在导向轮、驱动轮、支重轮和拖带轮的外侧， 底盘为整个装置提供支撑和定位，所述的履带是柔性链环。所述的驱动电机为直 流电机，安装在底盘的下方，与驱动轮相连接。

所述的升降台包括步进电机和支撑底座，所述底盘上开设有通孔，所述支撑 底座通过螺栓安装在通孔上方，所述步进电机固定安装在所述支撑底座的下方， 并位于所述通孔内，所述支撑底座的一侧垂直安装有导轨，导轨两侧开设有滑槽， 所述导轨上滑动配合安装有滑台，所述滑台上设置有与所述滑槽配合的滑块，所 述滑台内部开设有通孔，通孔内安装有螺母，导轨下方垂直固定有限位板，所述 限位板与所述支撑底座平行设置且两者之间有一定间隔，所述步进电机的输出轴 依次穿过所述支撑底座和所述限位板，并与丝杠连接，所述螺母套装在所述丝杠上。

所述的机械臂是含有四个自由度的柔性机械臂，包括臂座、大臂、小臂、腕 部，所述的臂座固定安装在滑台上表面，所述的大臂包括两个左右对称设置的侧 臂，每个侧臂均包括第一连接板，第二连接板，两个所述第一连接板之间固定安 装有第一伺服电机，两个所述第二连接板之间固定安装有第二伺服电机，每一侧 的所述第一连接板和所述第二连接板均通过连接部件固定连接；小臂包括第一U 型架和第二U型架，两个U型架背对背安装，两个所述第一连接板的下端与所述 臂座铰接，两个所述第二连接板的上端与第一U型架铰接，第二U型架与所述腕 部铰接，所述第二U型架内部固定安装回转电机，第二U型架与所述腕部铰接处 设置第三伺服电机。

所述的末端执行装置包括伺服舵机、齿轮传动机构、笼形指状采摘器和网兜 袋，所述的伺服舵机位于所述腕部的末端，所述的齿轮传动机构与伺服舵机相连 接，由一对相同齿数的齿轮构成，通过所述齿轮传动机构传输伺服舵机的动力使 笼形指状采摘器咬合在一起，所述的笼形指状采摘器位于末端执行装置的前端， 呈现手指状，分左右两部分，内部为空腔，前端是锋利的锯齿形钢刃，所述网兜 袋固定安装在所述笼形指状采摘器的下方。

所述的传输装置包括收纳漏斗和收集管，所述收纳漏斗固定安装在所述收集 管的上方，所述收集管通过支撑板安装在所述底盘的上表面，所述支撑板包括两 个平行设置的第一支撑板和第二支撑板，所述第一支撑板的高度高于所述第二支 撑板的高度，所述收集管分为两段，第一段收集管固定在所述第一支撑板的上方， 第二段收集管固定在所述第二支撑板的上方，第一段收集管与水平方向的夹角大 于第二段收集管与水平方向的夹角。

所述的视觉装置包括无线路由器、IP摄像头、视觉传感器及移动设备终端。 所述的无线路由器安装在底盘上表面中间位置。所述的IP摄像头安装在底盘上 表面前方，所述视觉传感器固定安装在所述伺服舵机上表面。所述移动设备终端 以及控制装置均安装在底盘上表面。

进一步地，所述控制装置固定安装在所述底盘上表面，包括嵌入式控制器以 及控制系统；控制系统包括自主行走模块、图像识别模块、采摘控制模块、信息 交互模块、终端控制模块。

进一步地，所述收集管的材料为泡沫塑料。

进一步地，所述履带的材料为橡胶。

进一步地，所述第一段收集管与水平方向的夹角为60°，所述第二段收集 管与水平方向的夹角为30°。

进一步地，本发明还提供一种基于智能化果蔬采摘装置实现采摘的方法，包 括以下步骤：

步骤一，首先IP摄像头对果蔬种植园周围环境的物理信息进行视觉信息采 集；然后以无线路由器为纽带完成IP摄像头与移动设备终端之间的无线数据信 息交互；移动设备终端对接收到的视觉数据信息进行分析，提取得到采摘装置的 起点位置信息及果蔬种植环境的信息，生成Voronoi地图，利用A*算法规划果 蔬采摘的最优路径，通过地图及规划的最优路径信息得到一系列节点，分别设为 S1，S2，……Si，Sj，Sk……，其坐标设为(x1,y1)，(x2,y2)，……,(xi，yi)， (xj，yj)，(xk，yk)……，计算两节点之间的距离：

。

步骤二，移动设备终端将地图及规划的最优路径信息存为数组形式，通过共 享变量的方式无线传送至控制装置，由控制装置控制行走装置移动，当行走装置 沿着最优路径运动时，其速度v是一定的，因此行走装置在路径上的运动距离s 可得到，将其与两节点之间的距离l做比较，若s大于等于l，说明行走装置已 经到达预定点位置。当采摘装置到达一个节点后，自动将该节点设为原点建立极 坐标系，原点到下个节点的路径向量的极角为

,若第三个节 点的位置在区间(θ，π)或(-π，-π+θ)，则控制行走装置则向左转，反之 则控制行走装置向右转。

步骤三，当采摘装置到达预定采摘位置，行走装置运动停止，滑台复位至最 低位置，机械臂的大臂、小臂、腕部均处于初始位置，视觉传感器扫描并寻找果 蔬，并将信息传递给移动设备终端以及控制装置，控制装置中的图像识别模块识 别出果蔬，移动设备终端分析果蔬的具体位置信息并由采摘控制模块根据果蔬的 具体位置信息控制步进电机、第一伺服电机、第二伺服电机、回转电机以及第三 伺服电机动作，直到末端执行装置移动到合适的位置，笼形指状采摘器张开，牢 牢地抓住果梗和果蔬，采摘器两手指最后咬合在一起，从而切断果梗，采摘后的 果蔬通过网兜袋，滑到收纳漏斗里，再依靠重力作用，溜到收集管里，从而完成 一个果蔬的采摘，当一个果蔬完全采摘下来后，视觉传感器继续回到搜寻的状态， 搜寻该位置附近的果蔬，当一个位置的果蔬全部采摘完毕，行走装置再向前移动 一段距离，重复上述的步骤，如此循环下去，以达到果蔬采摘的目的。

在整个果蔬采摘过程中，移动设备终端通过无线路由器与采摘装置、IP摄 像头及视频传感器实现了无线连接进而能控制采摘装置的运动和接收采摘装置 所采集到的视觉数据信息，从而在移动设备终端能显示采摘装置的运动状态，可 随时检测采摘装置的运动和采摘是否正常，并能控制和实现特殊环境的果蔬采摘 作业以避免漏采现象。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

第一，本发明由于四自由度柔性机械臂与滚珠丝杠升降台的结合，大大提高 整个装置的采摘高度，能够适应各种高度的果蔬采摘，降低了驱动元件的负载， 节省了装置运行空间，而且又由于采用了行走装置，能够适应各种复杂路况，提 高了整个采摘装置工作环境的适应性和行走的稳定性及安全性，从而提高了采摘 的灵活性、智能性及经济性。

第二，本发明采用的传输装置对果蔬能起到很好地缓冲和保护作用，降低了 果蔬从高处落下而损伤的可能，提高了果蔬收集的效率和成功率。

第三、本发明采用笼形指状采摘器作为采摘元件，采摘器呈手指状，通过伺 服舵机的动力驱动采摘器的笼形指张开或闭合，从而能够实现不同体积果蔬的采 摘，一套采摘部件可以实现多种体积果蔬的采摘，通用性较强，且大大提高了采 摘的效率。

第四，本发明利用IP摄像头对周围环境的物理信息进行视觉信息获取，提 取得到采摘装置的起点位置信息以及果蔬种植环境的信息，然后通过路径规划算 法实现采摘装置在已知环境的情况下自主选择最优路径并运动至目的地，再根据 视觉传感器获取的果蔬位置信息自主完成采摘作业。同时，根据获取的视觉信息， 通过无线传送，可以实现移动设备终端对采摘装置运动状态的实时显示和监控， 大大减少了果蔬识别和定位的不准确及漏采现象，对深入推进农业机械化、信息 化融合，促进农业机械化高质量发展，为新时期的农业现代化提供了新动能。

附图说明

图1为本发明的总体结构三维造型图。

图2为本发明的行走装置三维造型图。

图3为本发明的机械臂三维造型图。

图4为本发明的升降台三维造型图。

图5为本发明的传送装置三维造型图。

图中：1行走装置；2IP摄像头；3升降台；4机械臂；5视觉传感器；6末 端执行装置；7网兜袋；8传输装置；9控制装置；101导向轮；102拖带轮；103 驱动轮；104支重轮；105履带；106底盘；107驱动电机；301步进电机；302 支撑底座；303滑槽；304限位板；305导轨；306丝杠；307螺母；308滑台； 401第一伺服电机；402第二伺服电机；403回转电机；404第三伺服电机；405 臂座；406大臂；407小臂；408腕部；801收纳漏斗；802收集管；803支撑板。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清 楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全 部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳 动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

由图1至图5所示，一种智能化果蔬采摘装置，包括行走装置1、升降台3、 机械臂4、末端执行装置、传输装置8、视觉装置和控制装置9。

所述的行走装置包括底盘106和驱动电机107，底盘106的两侧各安装有一 个导向轮101、一个驱动轮103、两个支重轮104和三个拖带轮102，驱动轮103 位于底盘106行进方向的前方，导向轮101位于底盘106行进方向的后方，两个 支重轮104并排位于底盘一侧的上方，三个拖带轮102并排位于底盘一侧的下方， 履带105包覆在导向轮101、驱动轮103、支重轮104和拖带轮102的外侧，底 盘为整个装置提供支撑和定位，所述的履带是柔性链环，材料为橡胶。所述的拖 带轮102与履带紧紧贴住，用来分担履带的压力，使履带工作时的接地压力能够 均匀分布，所述的支重轮104布置在装置上方，与履带紧紧贴住，是为了防止履带下垂，减少运动过程中履带的振动跳跃，防止履带的侧滑。所述的驱动电机 107为直流电机，安装在底盘106的下方，与驱动轮103相连接，为驱动轮提供 动力。在行走过程中，履带105与地面相接触，导向轮101并不与地面相接触， 通过驱动电机107带动驱动轮103转动，然后把履带105连续不断卷起，这样行 走装置就不断的向前运动。

所述的升降台包括步进电机301和支撑底座302，所述底盘106上开设有通 孔，所述支撑底座302通过螺栓安装在通孔上方，所述步进电机301固定安装在 所述支撑底座302的下方，并位于所述通孔内，所述支撑底座302的一侧垂直安 装有导轨305，导轨305两侧开设有滑槽303，所述导轨305上滑动配合安装有 滑台308，所述滑台308上设置有与所述滑槽302配合的滑块，所述滑台308内 部开设有通孔，通孔内安装有螺母307，导轨305下方垂直固定有限位板304， 所述限位板304与所述支撑底座302平行设置且两者之间有一定间隔，所述步进 电机301的输出轴依次穿过所述支撑底座302和所述限位板304，并与丝杠306 连接，所述螺母307套装在所述丝杠306上。所述的支撑底座固定在底盘上，为 整个升降台提供支撑和定位。所述的限位板固定在导轨上，安装在支撑底座上部， 限制整个升降台的最低运动位置。

所述的机械臂是含有四个自由度的柔性机械臂，包括臂座405、大臂406、 小臂407、腕部408，所述的臂座405固定安装在滑台308上表面，所述的大臂 406包括两个左右对称设置的侧臂，每个侧臂均包括第一连接板，第二连接板， 两个所述第一连接板之间固定安装有第一伺服电机401，两个所述第二连接板之 间固定安装有第二伺服电机402，每一侧的所述第一连接板和所述第二连接板均 通过连接部件固定连接；小臂407包括第一U型架和第二U型架，两个U型架背 对背安装，两个所述第一连接板的下端与所述臂座405铰接，两个所述第二连接 板的上端与第一U型架铰接，第二U型架与所述腕部408铰接，所述第二U型架 内部固定安装回转电机403，第二U型架与所述腕部408铰接处设置第三伺服电 机404；其中，第一伺服电机401驱动大臂406做摆动运动，第二伺服电机402 驱动小臂407做摆动运动，回转电机403驱动腕部408做旋转运动，第三伺服电 机404驱动腕部408做摆动运动。

所述的末端执行装置6包括伺服舵机、齿轮传动机构、笼形指状采摘器和网 兜袋7，所述的伺服舵机位于所述腕部408的末端，为装置提供动力，所述的齿 轮传动机构与伺服舵机相连接，由一对相同齿数的齿轮构成，通过所述齿轮传动 机构传输伺服舵机的动力使笼形指状采摘器咬合在一起，所述的笼形指状采摘器 位于末端执行装置的前端，呈现手指状，分左右两部分，内部为空腔，前端是锋 利的锯齿形钢刃，所述网兜袋7固定安装在所述笼形指状采摘器的下方，所述网 兜袋7能够适应所述笼形指状采摘器的开闭，并且能够起到对果蔬缓冲的作用。

所述的传输装置8包括收纳漏斗801和收集管802，所述收纳漏斗801固定 安装在所述收集管802的上方，所述收集管802通过支撑板803安装在所述底盘 106的上表面，所述支撑板803包括两个平行设置的第一支撑板和第二支撑板， 所述第一支撑板的高度高于所述第二支撑板的高度，所述收集管802分为两段， 第一段收集管固定在所述第一支撑板的上方，第二段收集管固定在所述第二支撑 板的上方，所述第一段收集管与水平方向的夹角为60°，所述第二段收集管与 水平方向的夹角为30°，当完整的果蔬被采摘下来后，顺着网兜袋7，滑到收纳 漏斗801里，再依靠重力作用，溜到收集管802里，在收集管802第一段60°的斜坡里，保证了果蔬能够顺利滚落下来，在其第二个30°的斜坡里，缓冲果 蔬滚落的速度，以便果蔬收集的便捷性，所述收集管采用泡沫塑料的材质，以保 证果蔬在滑落过程不会受到损伤。

所述的视觉装置包括无线路由器10、IP摄像头2、视觉传感器5及移动设 备终端。所述的无线路由器安装在底盘上表面中间位置，型号是TL-WR740N 150M， 使用IEEE802.11n无线技术，能扩展无线网络范围，提供最高达150Mbps的稳 定传输。所述的IP摄像头2安装在底盘上表面前方，用于远程视频图像及语音 传输，采用MJPEG硬件压缩技术，可以在LAN/WAN上以30帧/每秒传输高质量的 实时视频图像。所述视觉传感器5固定安装在所述伺服舵机上表面，用于果蔬的 识别和定位。所述移动设备终端安装在底盘上表面，所述的移动设备终端为电脑 或手机等移动设备终端。

所述控制装置9固定安装在所述底盘106上表面，包括嵌入式控制器以及控 制系统；控制系统包括自主行走模块、图像识别模块、采摘控制模块、信息交互 模块、终端控制模块。

一种基于智能化果蔬采摘装置实现采摘的方法，包括以下步骤：

步骤一，首先IP摄像头2对果蔬种植园周围环境的物理信息进行视觉信息 采集；然后以无线路由器10为纽带完成IP摄像头2与移动设备终端之间的无线 数据信息交互；移动设备终端对接收到的视觉数据信息进行分析，提取得到采摘 装置的起点位置信息及果蔬种植环境的信息，生成Voronoi地图，利用A*算法 规划果蔬采摘的最优路径，通过地图及规划的最优路径信息得到一系列节点，分 别设为S1，S2，……Si，Sj，Sk……，其坐标设为(x1,y1)，(x2,y2)，……, (xi，yi)，(xj，yj)，(xk，yk)……，计算两节点之间的距离：

。

步骤二，移动设备终端将地图及规划的最优路径信息存为数组形式，通过共 享变量的方式无线传送至控制装置9，由控制装置9控制行走装置移动，当行走 装置沿着最优路径运动时，其速度v是一定的，因此行走装置在路径上的运动距 离s可得到，将其与两节点之间的距离l做比较，若s大于等于l，说明行走装 置已经到达预定点位置。当采摘装置到达一个节点后，自动将该节点设为原点建 立极坐标系，原点到下个节点的路径向量的极角为

，若第三个节点的位置在区间(θ，π)或(-π，-π+θ)，则控制行走装置则向左转， 反之则控制行走装置向右转。

步骤三，当采摘装置到达预定采摘位置，行走装置运动停止，滑台复位至最 低位置，机械臂的大臂、小臂、腕部均处于初始位置，视觉传感器5扫描并寻找 果蔬，并将信息传递给移动设备终端以及控制装置9，控制装置9中的图像识别 模块识别出果蔬，移动设备终端分析果蔬的具体位置信息并由采摘控制模块根据 果蔬的具体位置信息控制步进电机301、第一伺服电机401、第二伺服电机402、 回转电机403以及第三伺服电机404动作，直到末端执行装置移动到合适的位置， 笼形指状采摘器张开，牢牢地抓住果梗和果蔬，采摘器两手指最后咬合在一起， 从而切断果梗，采摘后的果蔬通过网兜袋，滑到收纳漏斗里，再依靠重力作用， 溜到收集管里，从而完成一个果蔬的采摘，当一个果蔬完全采摘下来后，视觉传 感器5继续回到搜寻的状态，搜寻该位置附近的果蔬，当一个位置的果蔬全部采 摘完毕，行走装置再向前移动一段距离，重复上述的步骤，如此循环下去，以达 到果蔬采摘的目的。

在整个果蔬采摘过程中，移动设备终端通过无线路由器与采摘装置、IP摄 像头及视频传感器实现了无线连接进而能控制采摘装置的运动和接受采摘装置 所采集到的视觉数据信息，从而在移动设备终端能显示采摘装置的运动状态，可 随时检测采摘装置的运动和采摘是否正常，并能控制和实现特殊环境的果蔬采摘 作业以避免漏采现象。

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)

1.一种基于智能化果蔬采摘装置实现采摘的方法，其特征在于，所述智能化果蔬采摘装置包括行走装置、升降台、机械臂、末端执行装置、传输装置、视觉装置和控制装置；其特征在于：

所述的行走装置包括底盘和驱动电机，底盘的两侧各安装有一个导向轮、一个驱动轮、两个支重轮和三个拖带轮，驱动轮位于底盘行进方向的前方，导向轮位于底盘行进方向的后方，两个支重轮并排位于底盘一侧的上方，三个拖带轮并排位于底盘一侧的下方，履带包覆在导向轮、驱动轮、支重轮和拖带轮的外侧，所述的驱动电机为直流电机，安装在底盘的下方，与驱动轮相连接；

所述的升降台包括步进电机和支撑底座，所述底盘上开设有通孔，所述支撑底座通过螺栓安装在通孔上方，所述步进电机固定安装在所述支撑底座的下方，并位于所述通孔内，所述支撑底座的一侧垂直安装有导轨，导轨两侧开设有滑槽，所述导轨上滑动配合安装有滑台，所述滑台上设置有与所述滑槽配合的滑块，所述滑台内部开设有通孔，通孔内安装有螺母，导轨下方垂直固定有限位板，所述限位板与所述支撑底座平行设置且两者之间有一定间隔，所述步进电机的输出轴依次穿过所述支撑底座和所述限位板，并与丝杠连接，所述螺母套装在所述丝杠上；

所述的机械臂是含有四个自由度的柔性机械臂，包括臂座、大臂、小臂、腕部，所述的臂座固定安装在滑台上表面，所述的大臂包括两个左右对称设置的侧臂，每个侧臂均包括第一连接板，第二连接板，两个所述第一连接板之间固定安装有第一伺服电机，两个所述第二连接板之间固定安装有第二伺服电机，每一侧的所述第一连接板和所述第二连接板均通过连接部件固定连接；小臂包括第一U型架和第二U型架，两个U型架背对背安装，两个所述第一连接板的下端与所述臂座铰接，两个所述第二连接板的上端与第一U型架铰接，第二U型架与所述腕部铰接，所述第二U型架内部固定安装回转电机，第二U型架与所述腕部铰接处设置第三伺服电机；

所述的末端执行装置包括伺服舵机、齿轮传动机构、笼形指状采摘器和网兜袋，所述的伺服舵机位于所述腕部的末端，所述的齿轮传动机构与伺服舵机相连接，由一对相同齿数的齿轮构成，通过所述齿轮传动机构传输伺服舵机的动力使笼形指状采摘器咬合在一起，所述的笼形指状采摘器位于末端执行装置的前端， 呈现手指状，分左右两部分，内部为空腔，前端是锋利的锯齿形钢刃，所述网兜袋固定安装在所述笼形指状采摘器的下方；

所述的传输装置包括收纳漏斗和收集管，所述收纳漏斗固定安装在所述收集管的上方，所述收集管通过支撑板安装在所述底盘的上表面，所述支撑板包括两个平行设置的第一支撑板和第二支撑板，所述第一支撑板的高度高于所述第二支撑板的高度，所述收集管分为两段，第一段收集管固定在所述第一支撑板的上方，第二段收集管固定在所述第二支撑板的上方，第一段收集管与水平方向的夹角大于第二段收集管与水平方向的夹角；

所述的视觉装置包括无线路由器、IP摄像头、视觉传感器及移动设备终端；所述的无线路由器安装在底盘上表面中间位置，所述的IP摄像头安装在底盘上表面前方，所述视觉传感器固定安装在所述伺服舵机上表面；所述移动设备终端以及控制装置均安装在底盘上表面；

所述方法包括以下步骤：

步骤一，首先IP摄像头对果蔬种植园周围环境的物理信息进行视觉信息采集；然后以无线路由器为纽带完成IP摄像头与移动设备终端之间的无线数据信息交互；移动设备终端对接收到的视觉数据信息进行分析，提取得到采摘装置的起点位置信息及果蔬种植环境的信息，生成Voronoi地图，利用A*算法规划果蔬采摘的最优路径，通过地图及规划的最优路径信息得到一系列节点，分别设为 S1，S2，……Si，Sj，Sk……，其坐标设为(x1,y1)，(x2,y2)，……,(xi，yi)，(xj，yj)，(xk，yk)……，计算两节点之间的距离：

；

步骤二，移动设备终端将地图及规划的最优路径信息存为数组形式，通过共享变量的方式无线传送至控制装置，由控制装置控制行走装置移动，当行走装置沿着最优路径运动时，其速度v是一定的，因此行走装置在路径上的运动距离s可得到，将其与两节点之间的距离l做比较，若s大于等于l，说明行走装置已经到达预定点位置；当采摘装置到达一个节点后，自动将该节点设为原点建立极坐标系，原点到下个节点的路径向量的极角为

若第三个节点的位置在区间(θ，π)或(-π，-π+θ)，则控制行走装置则向左转，反之则控制行走装置向右转；

步骤三，当采摘装置到达预定采摘位置，行走装置运动停止，滑台复位至最低位置，机械臂的大臂、小臂、腕部均处于初始位置，视觉传感器扫描并寻找果蔬，并将信息传递给移动设备终端以及控制装置，控制装置中的图像识别模块识别出果蔬，移动设备终端分析果蔬的具体位置信息并由采摘控制模块根据果蔬的具体位置信息控制步进电机、第一伺服电机、第二伺服电机、回转电机以及第三伺服电机动作，直到末端执行装置移动到合适的位置，笼形指状采摘器张开，牢牢地抓住果梗和果蔬，采摘器两手指最后咬合在一起，从而切断果梗，采摘后的果蔬通过网兜袋，滑到收纳漏斗里，再依靠重力作用，溜到收集管里，从而完成一个果蔬的采摘，当一个果蔬完全采摘下来后，视觉传感器继续回到搜寻的状态，搜寻该位置附近的果蔬，当一个位置的果蔬全部采摘完毕，行走装置再向前移动一段距离，重复上述的步骤，如此循环下去，以达到果蔬采摘的目的。

2.根据权利要求1所述的一种基于智能化果蔬采摘装置实现采摘的方法，其特征在于，所述控制装置包括嵌入式控制器以及控制系统；控制系统包括自主行走模块、图像识别模块、采摘控制模块、信息交互模块、终端控制模块。

3.根据权利要求1所述的一种基于智能化果蔬采摘装置实现采摘的方法，其特征在于，所述收集管的材料为泡沫塑料。

4.根据权利要求1所述的一种基于智能化果蔬采摘装置实现采摘的方法，其特征在于，所述的履带是柔性链环，履带的材料为橡胶。

5.根据权利要求1所述的一种基于智能化果蔬采摘装置实现采摘的方法，其特征在于，所述第一段收集管与水平方向的夹角为60°，所述第二段收集管与水平方向的夹角为30°。

6.根据权利要求1所述的一种基于智能化果蔬采摘装置实现采摘的方法，其特征在于，所述的移动设备终端为电脑或手机。

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