CN113352335A - 一种机械与视觉关联定位实验平台 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种机械与视觉关联定位实验平台，涉及定位实验平台技术领域，包括底座和固定连接在底座顶部的控制器，所述底座的一侧固定连接有驱动电机a，所述驱动电机a通过左右调节装置连接有移动板。本发明提供一种机械与视觉关联定位实验平台，通过摄像头a和摄像头b对果实的位置进行拍照，并将拍照的信息传输给控制器，控制器根据不同的摄像头拍照的位置获取果实的位置，利用驱动电机a转动调节移动板在底座上移动，然后再通过驱动电机b、驱动电机c、驱动电机d、电动伸缩杆b和驱动电机e配合，调节抓取装置的位置，对果实进行抓取，使得机械定位、深度学习和视觉定位进行结合，可以对不同位置的果实进行抓取。

Description

一种机械与视觉关联定位实验平台
技术领域
本发明涉及定位实验平台技术领域，尤其涉及一种机械与视觉关联定位实验平台。
背景技术
目前水果采摘机器手一次性能采摘到水果的成功率在50-70％左右，采摘失效的原因主要是难以对水果的位置进行精确定位。
传统方法仅考虑视觉定位的相关修正算法，而不研究对具有外界扰动的位置、大小与颜色不一致的生物水果这种变量目标定位的机械定位误差与视觉定位误差的关联。水果采摘机器手对变量目标的精确定位，是包括机械、视觉和控制等技术在内的复杂系统。每次采摘都要对变量目标重新定位，要求定位精确，夹紧力合适，不损伤水果，由于水果是变量目标，传统视觉修正算法无法修正该误差；其次采摘机器手的振动对水果定位的扰动使水果形成随机摆角变量，其摆动又使机械手定位不准确。由于空间摆角变量和时滞，与视觉已检测的定位距离发生了偏差，再次影响到采摘机器手的定位。这样，就形成了一个机械定位、视觉定位、扰动与变量相互影响与关联。而传统的仅从机械或视觉单一领域研究精确定位的方法已难解决该问题，要解决该问题，首先需要一种关联定位实验与检测的实验平台。
为此，我们提出一种机械与视觉关联定位实验平台来解决上述问题。
发明内容
本发明提供一种机械与视觉关联定位实验平台，解决了背景技术中提出的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明提供的一种机械与视觉关联定位实验平台，包括底座和固定连接在底座顶部的控制器，所述底座的一侧固定连接有驱动电机a，所述驱动电机a通过左右调节装置连接有移动板，所述移动板的顶部安装有可转动的转动板，所述转动板呈圆形设置，且所述移动板的顶部设置有与转动板对应的圆形转动槽，所述转动板的顶部固定连接有两个对称设置的固定板，两个所述固定板通过转轴a连接，所述转轴a的一端贯穿固定板并固定连接有驱动电机b，所述驱动电机b固定连接在固定板的外侧壁上，所述转轴a通过角度调节装置连接有抓取装置，其中：
所述角度调节装置包括固定套接在转轴a外侧壁上的转动块a，所述转动块a的外侧壁固定连接有驱动电机c，所述转动块a的顶部设置有凹槽a，所述驱动电机c的输出轴贯穿凹槽a并固定连接有转轴b，所述转轴b的外侧壁固定套接有转动块b，所述转动块b的顶部通过伸缩装置连接有升降块，所述升降块的顶部设置有凹槽b，所述升降块的外侧壁固定连接有驱动电机d，所述驱动电机d的输出轴贯穿凹槽b并连接有转轴c，所述转轴c通过连接块与抓取装置连接；
所述底座的顶部通过电动伸缩杆a连接有摄像头a，所述控制器与驱动电机a、驱动电机b、驱动电机c、驱动电机d、电动伸缩杆a和摄像头a之间电连接。
优选的，所述控制器内预先植入了深度学习系统，通过深度学习系统训练出抓取模型，可以适用于摆放在不同角度或者位置的果实抓取。
优选的，所述左右调节装置包括滑动连接在底座上的移动块，所述底座上设置有与移动块对应的移动口，所述移动块的顶部与移动板的底部固定连接，所述驱动电机a的输出轴贯穿移动口并固定连接有丝杆，所述移动块螺纹套接在移动板的外侧壁上。
优选的，所述转动板的顶部固定连接有驱动电机e，所述驱动电机e与控制器之间电连接，所述驱动电机e的输出轴贯穿转动板并与移动板固定连接。
优选的，所述移动板的顶部固定连接有摄像头b，所述摄像头b与控制器之间电连接。
优选的，所述电动伸缩杆a的数量为三个。
优选的，所述伸缩装置包括固定连接在转动块b顶部的电动伸缩杆b，所述电动伸缩杆b的顶部与升降块的底部固定连接。
优选的，所述抓取装置包括固定连接在连接块顶部的吸盘，所述移动板的顶部安装有气泵，所述气泵通过连接软管与吸盘连接，所述气泵与控制器之间电连接。
优选的，所述吸盘上安装有气压传感器，所述气压传感器与控制器之间电连接。
与相关技术相比较，本发明提供的一种机械与视觉关联定位实验平台具有如下有益效果：
1、本发明提供一种机械与视觉关联定位实验平台，通过摄像头a和摄像头b对果实的位置进行拍照，并将拍照的信息传输给控制器，控制器根据不同的摄像头拍照的位置获取果实的位置，利用驱动电机a转动调节移动板在底座上移动，然后再通过驱动电机b、驱动电机c、驱动电机d、电动伸缩杆b和驱动电机e配合，调节抓取装置的位置，对果实进行抓取，使得机械定位、深度学习和视觉定位进行结合，可以对不同位置的果实进行抓取。
2、本发明提供一种机械与视觉关联定位实验平台，采用气泵抽空吸盘内的空气，利用负压吸引的远离将果实吸在吸盘上，达到对果实的无伤抓取，避免了采用传统机械手对果实抓取造成的果皮损伤。
附图说明
图1为一种机械与视觉关联定位实验平台的结构示意图；
图2为图1中A处的结构示意图；
图3为一种机械与视觉关联定位实验平台的结构示意图；
图4为一种机械与视觉关联定位实验平台的俯视结构示意图；
图5为一种机械与视觉关联定位实验平台中底座、驱动电机a、丝杆、移动块、电动伸缩杆a、摄像头和控制器的连接结构示意图；
图6为一种机械与视觉关联定位实验平台中底座、驱动电机a和丝杆的连接结构示意图。
图中标号：1、底座；2、驱动电机a；3、丝杆；4、移动块；5、控制器；6、电动伸缩杆a；7、摄像头a；8、移动板；9、摄像头b；10、转动板；11、固定板；12、驱动电机b；13、转动块a；14、驱动电机c；15、转动块b；16、电动伸缩杆b；17、升降块；18、驱动电机d；19、连接块；20、吸盘；21、连接软管；22、气泵；23、气压传感器。
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。
实施例一，由图1-图6给出，一种机械与视觉关联定位实验平台，包括底座1和固定连接在底座1顶部的控制器5，底座1的一侧固定连接有驱动电机a2，驱动电机a2通过左右调节装置连接有移动板8，移动板8的顶部安装有可转动的转动板10，转动板10呈圆形设置，且移动板8的顶部设置有与转动板10对应的圆形转动槽，转动板10的顶部固定连接有两个对称设置的固定板11，两个固定板11通过转轴a连接，转轴a的一端贯穿固定板11并固定连接有驱动电机b12，驱动电机b12固定连接在固定板11的外侧壁上，转轴a通过角度调节装置连接有抓取装置，其中：
角度调节装置包括固定套接在转轴a外侧壁上的转动块a13，转动块a13的外侧壁固定连接有驱动电机c14，转动块a13的顶部设置有凹槽a，驱动电机c14的输出轴贯穿凹槽a并固定连接有转轴b，转轴b的外侧壁固定套接有转动块b15，转动块b15的顶部通过伸缩装置连接有升降块17，升降块17的顶部设置有凹槽b，升降块17的外侧壁固定连接有驱动电机d18，驱动电机d18的输出轴贯穿凹槽b并连接有转轴c，转轴c通过连接块19与抓取装置连接；
底座1的顶部通过电动伸缩杆a6连接有摄像头a7，控制器5与驱动电机a2、驱动电机b12、驱动电机c14、驱动电机d18、电动伸缩杆a6和摄像头a7之间电连接。
本实施例中，抓取装置为机械手。
驱动电机a2的作用是根据需要调节移动板8的位置，以便于机械手对果实进行抓取。
通过驱动电机b12转动调节转动块a13的角度发生改变，驱动电机c14转动带动转动块b15的角度发生改变，驱动电机d18转动调节抓取装置的抓取角度，以便于对不同角度和不同高度的果实进行抓取。
角度调节装置包括固定套接在转轴a外侧壁上的转动块a13，转动块a13的外侧壁固定连接有驱动电机c14，转动块a13的顶部设置有凹槽a，驱动电机c14的输出轴贯穿凹槽a并固定连接有转轴b，转轴b的外侧壁固定套接有转动块b15，转动块b15的顶部通过伸缩装置连接有升降块17，升降块17的顶部设置有凹槽b，升降块17的外侧壁固定连接有驱动电机d18，驱动电机d18的输出轴贯穿凹槽b并连接有转轴c，转轴c通过连接块19与抓取装置连接。
底座1的顶部通过电动伸缩杆a6连接有摄像头a7，控制器5与驱动电机a2、驱动电机b12、驱动电机c14、驱动电机d18、电动伸缩杆a6和摄像头a7之间电连接。
电动伸缩杆a6的作用是对摄像头a7的高度进行调节。
摄像头a7的作用是对果实的不同角度进行拍照，以便于控制器5自动控制该装置对果实进行抓取。
左右调节装置包括滑动连接在底座1上的移动块4，底座1上设置有与移动块4对应的移动口，移动块4的顶部与移动板8的底部固定连接，驱动电机a2的输出轴贯穿移动口并固定连接有丝杆3，移动块4螺纹套接在移动板8的外侧壁上。
转动板10的顶部固定连接有驱动电机e，驱动电机e与控制器5之间电连接，驱动电机e的输出轴贯穿转动板10并与移动板8固定连接。
需要说明的是，驱动电机e在图中未画出，驱动电机e的作用带动转动板10在移动板8上转动，以便于调节抓取装置的抓取方向。
移动板8的顶部固定连接有摄像头b9，摄像头b9与控制器5之间电连接。
摄像头b9的作用是从下方对果实进行拍照，与摄像头a7配合形成三维定位，以便于抓取装置对果实进行抓取，从而达到了机械与视觉关联的效果。
电动伸缩杆a6的数量为三个。
伸缩装置包括固定连接在转动块b15顶部的电动伸缩杆b16，电动伸缩杆b16的顶部与升降块17的底部固定连接。
实施例二，在实施例一的基础上，抓取装置包括固定连接在连接块19顶部的吸盘20，移动板8的顶部安装有气泵22，气泵22通过连接软管21与吸盘20连接，气泵22与控制器5之间电连接。
吸盘20上安装有气压传感器23，气压传感器23与控制器5之间电连接。
通过气泵22抽出吸盘20内的空气，使得吸盘20与果实之间形成负压的状态，达到了吸盘20对果实进行抓取的效果，且不会对果实的表面造成划伤，避免影响果实的品质。
气压传感器23的作用是对吸盘20内的气压进行检测，以便于根据设定的阈值，控制气泵22的运行状态。
工作原理：
当需要使用该装置进行机械与视觉关联训练时，使用支架将被实验物品(果实或者其他物品)吊起放置在该平台的上方，控制器5控制摄像头a7和摄像头b9对被试验物品的不同角度进行拍照，并将图片发送给控制器5，控制器5通过图片信息判断被实验物品的位置，控制驱动电机a2、驱动电机b12、驱动电机c14、驱动电机d18、电动伸缩杆b16和驱动电机e运行，控制吸盘20的位置，调节吸盘20的位置与被实验物品接触，此处，吸盘20的位置是否接触到被实验物品可以通过摄像头拍照识别，接触时，被实验物品的位置会发生轻微的变化，当吸盘20的位置与被实验物品接触时，气泵22将吸盘20内部抽空，利用负压的原理对被试验物品进行抓取，避免了采用传统机械手对被实验物品抓取造成的表面损伤。该平台可以将机械与视觉相关联，同时还可以避免传统机械手对被实验物品抓取造成的表面损伤，自动化程度高。
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。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种机械与视觉关联定位实验平台，包括底座(1)和固定连接在底座(1)顶部的控制器(5)，其特征在于：所述底座(1)的一侧固定连接有驱动电机a(2)，所述驱动电机a(2)通过左右调节装置连接有移动板(8)，所述移动板(8)的顶部安装有可转动的转动板(10)，所述转动板(10)呈圆形设置，且所述移动板(8)的顶部设置有与转动板(10)对应的圆形转动槽，所述转动板(10)的顶部固定连接有两个对称设置的固定板(11)，两个所述固定板(11)通过转轴a连接，所述转轴a的一端贯穿固定板(11)并固定连接有驱动电机b(12)，所述驱动电机b(12)固定连接在固定板(11)的外侧壁上，所述转轴a通过角度调节装置连接有抓取装置，其中：
所述角度调节装置包括固定套接在转轴a外侧壁上的转动块a(13)，所述转动块a(13)的外侧壁固定连接有驱动电机c(14)，所述转动块a(13)的顶部设置有凹槽a，所述驱动电机c(14)的输出轴贯穿凹槽a并固定连接有转轴b，所述转轴b的外侧壁固定套接有转动块b(15)，所述转动块b(15)的顶部通过伸缩装置连接有升降块(17)，所述升降块(17)的顶部设置有凹槽b，所述升降块(17)的外侧壁固定连接有驱动电机d(18)，所述驱动电机d(18)的输出轴贯穿凹槽b并连接有转轴c，所述转轴c通过连接块(19)与抓取装置连接；
所述底座(1)的顶部通过电动伸缩杆a(6)连接有摄像头a(7)，所述控制器(5)与驱动电机a(2)、驱动电机b(12)、驱动电机c(14)、驱动电机d(18)、电动伸缩杆a(6)和摄像头a(7)之间电连接。
2.根据权利要求1所述的一种机械与视觉关联定位实验平台，其特征在于，所述左右调节装置包括滑动连接在底座(1)上的移动块(4)，所述底座(1)上设置有与移动块(4)对应的移动口，所述移动块(4)的顶部与移动板(8)的底部固定连接，所述驱动电机a(2)的输出轴贯穿移动口并固定连接有丝杆(3)，所述移动块(4)螺纹套接在移动板(8)的外侧壁上。
3.根据权利要求1所述的一种机械与视觉关联定位实验平台，其特征在于，所述转动板(10)的顶部固定连接有驱动电机e，所述驱动电机e与控制器(5)之间电连接，所述驱动电机e的输出轴贯穿转动板(10)并与移动板(8)固定连接。
4.根据权利要求1所述的一种机械与视觉关联定位实验平台，其特征在于，所述移动板(8)的顶部固定连接有摄像头b(9)，所述摄像头b(9)与控制器(5)之间电连接。
5.根据权利要求1所述的一种机械与视觉关联定位实验平台，其特征在于，所述电动伸缩杆a(6)的数量为三个。
6.根据权利要求1所述的一种机械与视觉关联定位实验平台，其特征在于，所述伸缩装置包括固定连接在转动块b(15)顶部的电动伸缩杆b(16)，所述电动伸缩杆b(16)的顶部与升降块(17)的底部固定连接。
7.根据权利要求1所述的一种机械与视觉关联定位实验平台，其特征在于，所述抓取装置包括固定连接在连接块(19)顶部的吸盘(20)，所述移动板(8)的顶部安装有气泵(22)，所述气泵(22)通过连接软管(21)与吸盘(20)连接，所述气泵(22)与控制器(5)之间电连接。
8.根据权利要求1所述的一种机械与视觉关联定位实验平台，其特征在于，所述吸盘(20)上安装有气压传感器(23)，所述气压传感器(23)与控制器(5)之间电连接。
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