CN112715144A - 玫瑰采收机器人装置及方法 - Google Patents

Abstract

本公开涉及智能农业装备技术领域，尤其涉及一种玫瑰采收机器人装置及方法。该玫瑰采收机器人装置包括：行走架、立柱、横梁、图像采集装置、采收器、升降滑动装置、第一旋转机构、夹持装置、第二旋转机构、切割装置和鲜花存放箱；图像采集装置安装在横梁上用于识别出待采收的玫瑰花；采收器与升降滑动装置连接用于套住待采收的玫瑰花；夹持装置与第一旋转机构连接用于夹持待采收的玫瑰花的茎；切割装置与第二旋转机构连接用于切断待采收的玫瑰花的茎；鲜花存放箱安装在立柱上用于盛接切割下来的玫瑰花。通过图像识别装置识别出待采收的玫瑰花，采用夹持装置夹持，利用切割装置精准采收，采收器升降调节采摘花茎保留的长度，实现机械化采收玫瑰。

Description

玫瑰采收机器人装置及方法

技术领域

本公开涉及智能农业装备技术领域，尤其涉及一种玫瑰采收机器人装置及方法。

背景技术

玫瑰是观赏用的重要花卉品种，目前存在的问题包括：一是玫瑰采收的时节非常短，加工玫瑰需要含苞未放是最佳采收时期，观赏玫瑰需要长的更大些，短时间人工需求很大；二是玫瑰带刺，对采收工人的手有伤害；三是玫瑰开放会散发芬芳的气味，长时间置身花田中，人头晕恶心，对健康不利。

发明内容

为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本公开提供了一种玫瑰采收机器人装置及方法。

本公开提供了一种玫瑰采收机器人装置，包括行走架、立柱、横梁、图像采集装置、采收器、升降滑动装置、第一旋转机构、夹持装置、第二旋转机构、切割装置和鲜花存放箱；所述立柱安装在所述行走架上，所述横梁安装在所述立柱上，所述图像采集装置安装在所述横梁上用于识别出待采收的玫瑰花；所述采收器与所述升降滑动装置连接，所述升降滑动装置活动安装在所述立柱上用于带动所述采收器相对所述立柱上下移动，所述采收器用于套住待采收的玫瑰花；所述夹持装置与所述第一旋转机构连接，所述第一旋转机构活动安装在所述立柱上用于带动所述夹持装置绕所述立柱旋转，所述夹持装置用于夹持待采收的玫瑰花的茎；所述切割装置与所述第二旋转机构连接，所述第二旋转机构活动安装在所述立柱上用于带动所述切割装置绕所述立柱旋转，所述切割装置用于切断待采收的玫瑰花的茎；所述鲜花存放箱安装在所述立柱上，用于盛接切割下来的玫瑰花。

可选地，所述采收器设于所述图像采集装置的下方，所述图像采集装置用于识别出待采收的玫瑰花的中心位置，以根据识别结果将所述采收器移动到与待采收的玫瑰花对应的位置。

可选地，所述采收器为圆筒状结构，所述采收器从上向下套住待采收的玫瑰花。

可选地，所述夹持装置包括相对设置的第一夹持爪和第二夹持爪，所述第一夹持爪和所述第二夹持爪能够相对转动以夹持待采收的玫瑰花的茎。

可选地，所述第一夹持爪和所述第二夹持爪的最大转动角度均为93度，所述第一旋转机构的最大旋转角度为185度以上。

可选地，所述切割装置包括旋转切割刀片，所述旋转切割刀片的转动角度大于或等于90度。

可选地，所述鲜花存放箱背向所述采收器设置，且所述鲜花存放箱低于所述夹持装置设置，所述鲜花存放箱的顶部具有开口。

本公开还提供了一种应用如上述任一实施例所述的玫瑰采收机器人装置进行玫瑰采收的方法，所述方法包括：利用图像采集装置识别出待采收的玫瑰花；确定待采收的玫瑰花的中心位置，将采收器移动到与待采收的玫瑰花对应的位置并套住待采收的玫瑰花；利用夹持装置夹紧待采收的玫瑰花的茎；利用切割装置切断待采收的玫瑰花的茎；利用第一旋转机构带动夹持装置旋转至鲜花存放箱的上方，将切割下来的玫瑰花放入鲜花存放箱中。

可选地，在所述利用图像识别装置识别出待采收的玫瑰花之前，所述夹持装置的第一夹持爪和第二夹持爪的夹角为180度，且所述第一夹持爪和所述第二夹持爪在所述玫瑰花采收机器人装置的前进方向上成直线；在所述利用图像识别装置识别出待采收的玫瑰花之后，所述第一夹持爪和所述第二夹持爪水平对向旋转，直到旋转至所述第一夹持爪和所述第二夹持爪夹紧待采收的玫瑰花的茎。

可选地，所述利用图像采集装置识别出待采收的玫瑰花包括：采集玫瑰花的图像，采用颜色阈值的方法识别图像中红色的位置；识别玫瑰花的轮廓，通过直径和面积两个参数判断图像中的玫瑰花是否是待采收的玫瑰花。

本公开实施例提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：

本公开提供的玫瑰采收机器人装置及方法，通过设置行走架可实现玫瑰采收机器人装置在玫瑰种植地行走，以对玫瑰种植地的玫瑰进行采收；通过在横梁上设置图像采集装置，以通过机器视觉识别待采收的玫瑰花；利用升降滑动装置带动采收器上下升降，以调节采摘玫瑰花花茎保留的长度；利用夹持装置夹持待采收的玫瑰花，利用切割装置切断待采收的玫瑰花的茎，实现对待采收的玫瑰花的精准采收；切割下来的玫瑰花盛接在鲜花存放箱内，方便对已采收的玫瑰花进行转运，从而实现玫瑰的机械化采收，解决现有的采用人工采收玫瑰导致的人工需求大、对采收工人的手有伤害、对采收工人的健康不利等问题。本公开的玫瑰采收机器人装置，是观赏用玫瑰和加工用玫瑰通用的采收装备，适用范围广。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本公开实施例所述玫瑰采收机器人装置的结构示意图；

图2为本公开实施例所述玫瑰采收机器人装置的第一夹持爪和第二夹持爪的动作过程示意图。

其中，1-行走架；2-立柱；3-横梁；4-图像采集装置；5-采收器；6-升降滑动装置；7-第一旋转机构；8-夹持装置；81-第一夹持爪；82-第二夹持爪；9-第二旋转机构；10-切割装置；11-鲜花存放箱；12-待采收的玫瑰花。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本公开的上述目的、特征和优点，下面将对本公开的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本公开，但本公开还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。

如图1所示，本公开实施例提供了一种玫瑰采收机器人装置，包括：行走架1、立柱2、横梁3、图像采集装置4、采收器5、升降滑动装置6、第一旋转机构7、夹持装置8、第二旋转机构9、切割装置10和鲜花存放箱11。具体地，立柱2安装在行走架1上，横梁3安装在立柱2上，图像采集装置4安装在横梁3上用于识别出待采收的玫瑰花12；采收器5与升降滑动装置6连接，升降滑动装置6活动安装在立柱2上用于带动采收器5相对立柱2上下移动，采收器5用于套住待采收的玫瑰花12；夹持装置8与第一旋转机构7连接，第一旋转机构7活动安装在立柱2上用于带动夹持装置8绕立柱2旋转，夹持装置8用于夹持待采收的玫瑰花12的茎；切割装置10与第二旋转机构9连接，第二旋转机构9活动安装在立柱2上用于带动切割装置10绕立柱2旋转，切割装置10用于切断待采收的玫瑰花12的茎；鲜花存放箱11安装在立柱2上，用于盛接切割下来的玫瑰花。

本公开实施例提供的玫瑰采收机器人装置，通过设置行走架1可实现玫瑰采收机器人装置在玫瑰种植地行走，以对玫瑰种植地的玫瑰进行采收；通过在横梁3上设置图像采集装置4，以通过机器视觉识别待采收的玫瑰花12；利用升降滑动装置6带动采收器5上下升降，以调节采摘玫瑰花花茎保留的长度；利用夹持装置8夹持待采收的玫瑰花12的茎，利用切割装置10切断待采收的玫瑰花12的茎，实现对待采收的玫瑰花12的精准采收；切割下来的玫瑰花盛接在鲜花存放箱11内，方便对已采收的玫瑰花进行转运，从而实现玫瑰的机械化采收，解决现有的采用人工采收玫瑰导致的人工需求大、对采收工人的手有伤害、对采收工人的健康不利等问题。本公开的玫瑰采收机器人装置，是观赏用玫瑰和加工用玫瑰通用的采收装备，适用范围广。

应当理解的是，第一旋转机构7和第二旋转机构9可以为两个独立的旋转机构，第一旋转机构7和第二旋转机构9分别带动夹持装置8和切割装置10绕立柱2旋转；第一旋转机构7和第二旋转机构9也可以为同一个旋转机构，同一个旋转机构带动夹持装置8和切割装置10同步绕立柱2旋转。

在一些实施例中，如图1所示，采收器5设于图像采集装置4的下方，图像采集装置4用于识别出待采收的玫瑰花12的中心位置，以根据识别结果将采收器5移动到与待采收的玫瑰花12对应的位置。如此可确保采收器5套住待采收的玫瑰花12时的位置的精确性，避免采收器5套住待采收的玫瑰花12的过程中因对位不准对玫瑰花造成损伤。具体地，图像采集装置4可以包括图像摄像头。

在一些实施例中，如图1所示，采收器5为圆筒状结构，采收器5从上向下套住待采收的玫瑰花12。具体实现时，采收器5可以为顶端敞口的圆筒状结构，使得待采收的玫瑰花12的上端可以从采收器5的顶端敞口露出，以便于调节采摘玫瑰花花茎保留的长度；采收器5具体可以由几个同轴线的圆环连接而成，以使夹持装置8能够由采收器5的侧部伸至采收器5内部，对待采收的玫瑰花12进行夹持。

在一些实施例中，如图1和图2所示，夹持装置8包括相对设置的第一夹持爪81和第二夹持爪82，第一夹持爪81和第二夹持爪82能够相对转动以夹持待采收的玫瑰花12的茎。

在一些具体实施例中，如图2所示，第一夹持爪81和第二夹持爪82的最大转动角度均为93度(当然也可以为大于或等于90度的其它角度)，第一旋转机构7的最大旋转角度为185度以上。

具体实现时，在利用玫瑰采收机器人装置采收玫瑰花之前，夹持装置8的第一夹持爪81和第二夹持爪82的夹角可以为180度，且第一夹持爪81和第二夹持爪82在玫瑰花采收机器人装置的前进方向上成直线(如图2中的a位置)；玫瑰花采收机器人装置检测到玫瑰花后，第一夹持爪81和第二夹持爪82水平对向各旋转90度，夹持住待采收的玫瑰花12的茎，利用切割装置10将待采收的玫瑰花12切割下来，切割后，第一旋转机构7带动第一夹持爪81和第二夹持爪82整体旋转180度，将采收的玫瑰花放入鲜花存放箱11中。

在一些实施例中，如图1所示，切割装置10包括旋转切割刀片，旋转切割刀片的转动角度大于或等于90度。具体实现时，利用夹持装置8夹持住待采收的玫瑰花12的茎之后，通过旋转切割刀片高速转动90度以上，切断待采收的玫瑰花12的茎，实现对待采收的玫瑰花12的精准采收。

在一些实施例中，如图1所示，鲜花存放箱11背向采收器5设置，且鲜花存放箱11低于夹持装置8设置，鲜花存放箱11的顶部具有开口。通过将鲜花存放箱11背向采收器5设置，以避免采收的过程和存放的过程互相干涉；鲜花存放箱11低于夹持装置8设置，鲜花存放箱11的顶部具有开口，以便于利用夹持装置8将采收的玫瑰花放入鲜花存放箱11中。

本公开还提供了一种应用如上述任一实施例的玫瑰采收机器人装置进行玫瑰采收的方法，该方法包括步骤：

S101，利用图像采集装置4识别出待采收的玫瑰花12；

S102，确定待采收的玫瑰花12的中心位置，将采收器5移动到与待采收的玫瑰花12对应的位置并套住待采收的玫瑰花12；

S103，利用夹持装置8夹紧待采收的玫瑰花12；

S104，利用切割装置10切断待采收的玫瑰花12的茎；

S105，利用第一旋转机构7带动夹持装置8旋转至鲜花存放箱11的上方，将切割下来的玫瑰花放入鲜花存放箱11中。

本公开实施例提供的应用玫瑰采收机器人装置进行玫瑰采收的方法，利用图像采集装置4识别出待采收的玫瑰花12，并确定待采收的玫瑰花12的中心位置，将采收器5移动到与待采收的玫瑰花12对应的位置并套住待采收的玫瑰花12，以避免采收器5套住待采收的玫瑰花12的过程中因对位不准对玫瑰花造成损伤；利用夹持装置8夹持待采收的玫瑰花12的茎，利用切割装置10切断待采收的玫瑰花12的茎，实现对待采收的玫瑰花12的精准采收；切割下来的玫瑰花盛接在鲜花存放箱11内，方便对已采收的玫瑰花进行转运，从而实现玫瑰的机械化采收，解决现有的采用人工采收玫瑰导致的人工需求大、对采收工人的手有伤害、对采收工人的健康不利等问题。

在一些实施例中，在利用图像识别装置识别出待采收的玫瑰花12之前，夹持装置8的第一夹持爪81和第二夹持爪82的夹角为180度，且第一夹持爪81和第二夹持爪82在玫瑰花采收机器人装置的前进方向上成直线；在利用图像识别装置识别出待采收的玫瑰花12之后，第一夹持爪81和第二夹持爪82水平对向旋转，直到旋转至第一夹持爪81和第二夹持爪82夹紧待采收的玫瑰花12。

具体实现时，在利用玫瑰采收机器人装置采收玫瑰花之前，夹持装置8的第一夹持爪81和第二夹持爪82的夹角可以为180度，且第一夹持爪81和第二夹持爪82在玫瑰花采收机器人装置的前进方向上成直线，记作第一位置(如图2中的a位置)；玫瑰花采收机器人装置检测到玫瑰花后，第一夹持爪81和第二夹持爪82水平对向旋转到达第二位置(如图2中的b位置)，图像采集装置4再次确认待采收的玫瑰花12的位置，切割装置10的旋转切割刀片上电，第一夹持爪81和第二夹持爪82继续对向旋转到达第三位置(如图2中的c位置)，第一夹持爪81和第二夹持爪82夹紧待采收的玫瑰花12的茎(如图2中的d位置)，利用旋转切割刀片切断待采收的玫瑰花12的茎；第一旋转机构7带动第一夹持爪81和第二夹持爪82旋转到鲜花存放箱11的上方，将切割下来的玫瑰花放入鲜花存放箱11中；然后再寻找下一个玫瑰花，重复上述玫瑰采收的方法，可以实现无人化采收玫瑰的目的。

在一些实施例中，利用图像采集装置4识别出待采收的玫瑰花12包括：采集玫瑰花的图像，采用颜色阈值的方法识别图像中红色的位置；识别玫瑰花的轮廓，通过直径和面积两个参数判断图像中的玫瑰花是否是待采收的玫瑰花12。采用上述方法可以精准地识别出待采收的玫瑰花12，以便于后续对玫瑰花进行采收。

本公开的玫瑰采收机器人装置，通过机器视觉识别待采收的玫瑰花的中心位置，采用能够旋转的夹持爪夹持，利用旋转切割刀片精准采收，圆筒形状的采收器上下升降调节采摘花茎保留的长度，是观赏用玫瑰和加工用玫瑰通用的采收装备，适用范围广。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本公开的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本公开。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本公开的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本公开将不会被限制于本文所述的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种玫瑰采收机器人装置，其特征在于，包括行走架、立柱、横梁、图像采集装置、采收器、升降滑动装置、第一旋转机构、夹持装置、第二旋转机构、切割装置和鲜花存放箱；

所述立柱安装在所述行走架上，所述横梁安装在所述立柱上，所述图像采集装置安装在所述横梁上用于识别出待采收的玫瑰花；

所述采收器与所述升降滑动装置连接，所述升降滑动装置活动安装在所述立柱上用于带动所述采收器相对所述立柱上下移动，所述采收器用于套住待采收的玫瑰花；

所述夹持装置与所述第一旋转机构连接，所述第一旋转机构活动安装在所述立柱上用于带动所述夹持装置绕所述立柱旋转，所述夹持装置用于夹持待采收的玫瑰花的茎；

所述切割装置与所述第二旋转机构连接，所述第二旋转机构活动安装在所述立柱上用于带动所述切割装置绕所述立柱旋转，所述切割装置用于切断待采收的玫瑰花的茎；

所述鲜花存放箱安装在所述立柱上，用于盛接切割下来的玫瑰花。

2.根据权利要求1所述的玫瑰采收机器人装置，其特征在于，所述采收器设于所述图像采集装置的下方，所述图像采集装置用于识别出待采收的玫瑰花的中心位置，以根据识别结果将所述采收器移动到与待采收的玫瑰花对应的位置。

3.根据权利要求1所述的玫瑰采收机器人装置，其特征在于，所述采收器为圆筒状结构，所述采收器从上向下套住待采收的玫瑰花。

4.根据权利要求1所述的玫瑰采收机器人装置，其特征在于，所述夹持装置包括相对设置的第一夹持爪和第二夹持爪，所述第一夹持爪和所述第二夹持爪能够相对转动以夹持待采收的玫瑰花的茎。

5.根据权利要求4所述的玫瑰采收机器人装置，其特征在于，所述第一夹持爪和所述第二夹持爪的最大转动角度均为93度，所述第一旋转机构的最大旋转角度为185度以上。

6.根据权利要求1所述的玫瑰采收机器人装置，其特征在于，所述切割装置包括旋转切割刀片，所述旋转切割刀片的转动角度大于或等于90度。

7.根据权利要求1所述的玫瑰采收机器人装置，其特征在于，所述鲜花存放箱背向所述采收器设置，且所述鲜花存放箱低于所述夹持装置设置，所述鲜花存放箱的顶部具有开口。

8.一种应用如权利要求1至7任一项所述的玫瑰采收机器人装置进行玫瑰采收的方法，其特征在于，所述方法包括：

利用图像采集装置识别出待采收的玫瑰花；

确定待采收的玫瑰花的中心位置，将采收器移动到与待采收的玫瑰花对应的位置并套住待采收的玫瑰花；

利用夹持装置夹紧待采收的玫瑰花的茎；

利用切割装置切断待采收的玫瑰花的茎；

利用第一旋转机构带动夹持装置旋转至鲜花存放箱的上方，将切割下来的玫瑰花放入鲜花存放箱中。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在所述利用图像识别装置识别出待采收的玫瑰花之前，所述夹持装置的第一夹持爪和第二夹持爪的夹角为180度，且所述第一夹持爪和所述第二夹持爪在所述玫瑰花采收机器人装置的前进方向上成直线；

在所述利用图像识别装置识别出待采收的玫瑰花之后，所述第一夹持爪和所述第二夹持爪水平对向旋转，直到旋转至所述第一夹持爪和所述第二夹持爪夹紧待采收的玫瑰花的茎。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述利用图像采集装置识别出待采收的玫瑰花包括：

采集玫瑰花的图像，采用颜色阈值的方法识别图像中红色的位置；

识别玫瑰花的轮廓，通过直径和面积两个参数判断图像中的玫瑰花是否是待采收的玫瑰花。

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