CN113678641A - 一种可准确夹持农作物母枝的5g人工智能采摘机器人 - Google Patents

一种可准确夹持农作物母枝的5g人工智能采摘机器人 Download PDF

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CN113678641A CN202110976405.9A CN202110976405A CN113678641A CN 113678641 A CN113678641 A CN 113678641A CN 202110976405 A CN202110976405 A CN 202110976405A CN 113678641 A CN113678641 A CN 113678641A
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梁建平
王大山
张晓玲
王剑
韩若兰
金娟
王丽霞
胡伯平
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    • A01D46/30—Robotic devices for individually picking crops
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    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
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Abstract

本发明公开了一种可准确夹持农作物母枝的5G人工智能采摘机器人，包括底座，底座顶部的右侧设置有升降机构，升降机构的内部设置有调节机构，调节机构的右侧固定连接有第一固定板，第一固定板的内部固定连接有第一电机，且第一电机的转轴固定连接有丝杆，丝杆的表面套设有螺套，螺套的右侧固定连接有第二固定板，第二固定板的内部设置有夹紧机构，第一固定板的顶部固定连接有连接块，连接块的右侧固定连接有摄像头。本发明提供了一种可准确夹持农作物母枝的5G人工智能采摘机器人，解决了现有的机器人不方便对农作物进行采摘，很容易出现损坏农作物，而且在采摘时，容易受采集像素和图像采集受光线影响等因素影响，故会带一些线性定位误差的问题。

Description

一种可准确夹持农作物母枝的5G人工智能采摘机器人
技术领域
本发明涉及机器人领域，具体为一种可准确夹持农作物母枝的5G人工智能采摘机器人。
背景技术
农业是国民经济的基础，现代农业装备是现代农业的重要支撑。近年来，随着设施农业、精准农业和高新技术的发展，特别是土地流转与农业生产规模化、集约化的加剧以及人工作业成本的不断攀升，农业机器人已成为替代繁重体力劳动、改善生产条件、提高收获生产效率、转变发展方式、降低生产成本和损耗、增强综合生产能力的关键装备。
当前，我国快速发展的城镇化和人口老龄化，导致农业生产劳动力短缺和人工成本大幅度增长，而机器人成本却在不断下降，性能不断提升；大规模、高效率的生产模式需求日益明显，机器人能够在恶劣、危险及重复等特殊、不宜于人类工作的环境中作业，具有人工劳动力所不具备的优势。
目前现有的机器人不方便对农作物进行采摘，很容易出现损坏农作物的状况，而且在采摘时，容易受采集像素和图像采集受光线影响等因素影响，故会带一些线性定位误差，为此我们提出一种可准确夹持农作物母枝的5G人工智能采摘机器人。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种可准确夹持农作物母枝的5G人工智能采摘机器人。
本发明提供如下技术方案：
一种可准确夹持农作物母枝的5G人工智能采摘机器人，包括底座，所述底座顶部的右侧设置有升降机构，所述升降机构的内部设置有调节机构，所述调节机构的右侧固定连接有第一固定板，所述第一固定板的内部固定连接有第一电机，且第一电机的转轴固定连接有丝杆，所述丝杆的表面套设有螺套，所述螺套的右侧固定连接有第二固定板，所述第二固定板的内部设置有夹紧机构，所述第一固定板的顶部固定连接有连接块，所述连接块的右侧固定连接有摄像头，所述第一固定板顶部右侧的前端和后端均固定连接有第三固定板，所述第三固定板的表面螺纹连接有螺栓，且螺栓的一端通过轴承活动连接有第二夹板。
优选的，所述升降机构包括第一支撑杆，所述第一支撑杆的内部固定连接有第二电机，且第二电机的转轴固定连接有螺纹杆，所述螺纹杆的表面套设有螺纹管，所述螺纹管的顶部固定连接有第二支撑杆。
优选的，所述第二支撑杆的顶部开设有凹槽，所述调节机构位于凹槽的内部，所述调节机构包括第三电机，且第三电机的转轴固定连接有齿轮，所述齿轮的顶部啮合有扇形齿轮，所述扇形齿轮的顶部固定连接有第三支撑杆，所述第三支撑杆的右侧与第一固定板固定连接，所述第三支撑杆通过转轴与第二支撑杆的内壁活动连接。
优选的，所述夹紧机构包括电动伸缩杆，所述电动伸缩杆的顶部固定连接有凸块，所述第二固定板的内部通过转轴活动连接有第一夹板，且第一夹板的数量为两个，所述第一夹板的一侧固定连接有夹块，两个所述第一夹板之间固定连接有弹簧，所述凸块的一侧与第一夹板接触。
优选的，所述底座顶部的左侧设置有收集箱，所述收集箱的底部固定连接有第一卡块，且第一卡块与底座卡接，所述底座的底部固定连接有滚轮。
优选的，所述第一支撑杆的左侧固定连接有放置箱，所述放置箱内腔的右侧分别固定连接有处理器和储存器，所述放置箱内腔的左侧固定连接有无线传输模块。
优选的，所述第一固定板的底部卡接有第二卡块，所述第二卡块的底部固定连接有收集网，所述第一固定板的表面设置有固定机构。
优选的，所述固定机构包括螺栓和插杆，所述螺栓与第一固定板螺纹连接，所述插杆的一端通过轴承与螺栓活动连接，所述插杆的另一端延伸至第二卡块的内部。
优选的，所述第二支撑杆的右侧通过转轴活动连接有伸缩杆，所述伸缩杆的另一端通过转轴与第三支撑杆活动连接。
一种可准确夹持农作物母枝的5G人工智能采摘机器人的使用方法，包括如下步骤：
A、在采摘前，人工采摘一个成熟的农作物，并将农作物放置在第一固定板上，转动螺栓，螺栓带动第二夹板移动，第二夹板可对农作物进行固定，并通过摄像头对农作物进行拍摄；
B、将底座移动到合适位置，第二电机运行，第二电机带动螺纹杆旋转，通过螺纹杆和螺纹管的配合带动第二支撑杆移动，移动到与农作物高度一致时；
C、摄像头对成熟的农作物进行拍摄，通过处理器对采集的图片进行处理，并与放置在第一固定板上的农作物进行成熟度对比，在每次采摘图像区域里设置一个标准参考点，通过处理器对农作物成熟度监测时，同时做一次标准参考点成熟度监测，得出一个标准参考值，把标准参考值作为农作物成熟度参考值处理完成后，第一电机带动丝杆进行旋转，丝杆通过与螺套的配合可带动第二固定板移动，电动伸缩杆带动凸块移动，凸块通过与第一夹板的配合可带动夹块移动，可对农作物的母枝进行采摘；
D、当需要对不同角度农作物进行采摘时，第三电机带动齿轮旋转，齿轮通过与扇形齿轮的配合可带动第三支撑杆移动，可对第一固定板的角度进行调节，方便对农作物进行采摘；
E、采摘的农作物可落入到收集网内，当收集网内农作物过多时，转动螺栓，螺栓带动插杆从第二卡块内抽出，可对收集网进行拆卸，方便将收集网内的农作物放入到收集箱内，方便人们集中进行处理。
1、本发明提供了一种可准确夹持农作物母枝的5G人工智能采摘机器人，利用升降机构可对第一固定板的高度进行调节，利用调节机构，可对第一固定板的角度进行调节，第一电机带动丝杆旋转，通过丝杆和螺套的配合带动第二固定板移动可对夹紧机构移动，方便对不同位置的农作物进行摘取，通过夹紧机构，达到对农作物摘取的效果，通过摄像头，可对农作物进行拍摄，方便对农作物的位置进行确定，从而解决了现有的机器人不方便对农作物进行采摘，很容易出现损坏农作物，而且在采摘时，容易受采集像素和图像采集受光线影响等因素影响，故会带一些线性定位误差的问题。
2、本发明提供了一种可准确夹持农作物母枝的5G人工智能采摘机器人，利用升降机构，第二电机带动螺纹杆旋转，通过螺纹杆和螺纹管的配合，可对第二支撑杆的高度进行调节，也对第一固定板的高度进行调节，方便对不同高度的农作物进行摘取，利用调节机构，通过第三电机带动齿轮旋转，通过齿轮和扇形齿轮的配合可带动第三支撑杆移动，可从不同角度对农作物进行摘取，利用夹紧机构，电动伸缩杆带动凸块移动，凸块通过与第一夹板的配合，可对夹块的位置进行调节，方便对农作物进行摘取。
3、本发明提供了一种可准确夹持农作物母枝的5G人工智能采摘机器人，通过收集箱，可对采摘后的农作物进行收集，方便人们集中进行处理，通过第一卡块，可对收集箱进行固定，避免出现脱落的状况，通过放置箱，可对电气设备进行保护，通过处理器和储存器，方便对摄像头拍摄的图片进行处理，也方便对电机进行控制，通过无线传输模块，可对数据进行传输，方便人们远程进行操作，通过第二卡块和收集网，方便对采摘的农作物进行收集，避免出现掉落的状况，通过固定机构，转动螺栓，螺栓带动插杆移动，可对第二卡块进行固定，也方便对收集网进行拆卸，方便人们对采摘的农作物进行处理，通过伸缩杆，可辅助第三支撑杆进行移动。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明结构剖视图；
图3为本发明第一固定板的俯视图；
图4为本发明第二固定板的右视剖面图；
图5为本发明图2中A的局部结构放大示意图；
图6为本发明第一固定板的局部侧视示意图。
图中：1、底座；2、升降机构；201、第一支撑杆；202、第二电机；203、螺纹杆；204、螺纹管；205、第二支撑杆；3、调节机构；301、第三电机；302、齿轮；303、扇形齿轮；304、第三支撑杆；4、第一固定板；5、第一电机；6、丝杆；7、螺套；8、第二固定板；9、夹紧机构；91、电动伸缩杆；92、凸块；93、第一夹板；94、夹块；95、弹簧；10、连接块；11、摄像头；12、凹槽；13、收集箱；14、第一卡块；15、滚轮；16、放置箱；17、处理器；18、储存器；19、无线传输模块；20、第二卡块；21、收集网；22、固定机构；221、螺栓；222、插杆；23、伸缩杆；24、第三固定板；25、螺栓；26、第二夹板。
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。
请参阅图1-6，本发明提供一种技术方案：
一种可准确夹持农作物母枝的5G人工智能采摘机器人，包括底座1，底座1顶部的右侧设置有升降机构2，升降机构2的内部设置有调节机构3，调节机构3的右侧固定连接有第一固定板4，第一固定板4的内部固定连接有第一电机5，且第一电机5的转轴固定连接有丝杆6，丝杆6的表面套设有螺套7，螺套7的右侧固定连接有第二固定板8，第二固定板8的内部设置有夹紧机构9，第一固定板4的顶部固定连接有连接块10，连接块10的右侧固定连接有摄像头11，第一固定板4顶部右侧的前端和后端均固定连接有第三固定板24，第三固定板24的表面螺纹连接有螺栓25，且螺栓25的一端通过轴承活动连接有第二夹板26，利用升降机构2可对第一固定板4的高度进行调节，利用调节机构3，可对第一固定板4的角度进行调节，第一电机5带动丝杆6旋转，通过丝杆6和螺套7的配合带动第二固定板8移动可对夹紧机构9移动，方便对不同位置的农作物进行摘取，通过夹紧机构9，达到对农作物摘取的效果，通过摄像头11，可对农作物进行拍摄，方便对农作物的位置进行确定，从而解决了现有的机器人不方便对农作物进行采摘，很容易出现损坏农作物，而且在采摘时，容易受采集像素和图像采集受光线影响等因素影响，故会带一些线性定位误差的问题。
摄像头11在拍摄到农作物后，处理器17通过SOM K-Means算法对农作物串识别与定位，但是受采集像素和图像采集受光线影响等因素影响，故会带一些线性定位误差，我们在每次采摘图像区域里设置二个标准参考点，通过平台和算法对农作物串识别与定位时，同时做一次标准参考点识别与定位，得出一个识别与定位基准误差，把该识别与定位基准误差补偿到对农作物串识别与定位里面去，从而实现对农作物串识别与定位差分补偿修正；
进一步地，升降机构2包括第一支撑杆201，第一支撑杆201的内部固定连接有第二电机202，且第二电机202的转轴固定连接有螺纹杆203，螺纹杆203的表面套设有螺纹管204，螺纹管204的顶部固定连接有第二支撑杆205，利用升降机构2，第二电机202带动螺纹杆203旋转，通过螺纹杆203和螺纹管204的配合，可对第二支撑杆205的高度进行调节，也对第一固定板4的高度进行调节，方便对不同高度的农作物进行摘取。
进一步地，第二支撑杆205的顶部开设有凹槽12，调节机构3位于凹槽12的内部，调节机构3包括第三电机301，且第三电机301的转轴固定连接有齿轮302，齿轮302的顶部啮合有扇形齿轮303，扇形齿轮303的顶部固定连接有第三支撑杆304，第三支撑杆304的右侧与第一固定板4固定连接，第三支撑杆304通过转轴与第二支撑杆205的内壁活动连接，利用调节机构3，通过第三电机301带动齿轮302旋转，通过齿轮302和扇形齿轮303的配合可带动第三支撑杆304移动，可从不同角度对农作物进行摘取。
进一步地，夹紧机构9包括电动伸缩杆91，电动伸缩杆91的顶部固定连接有凸块92，第二固定板8的内部通过转轴活动连接有第一夹板93，且第一夹板93的数量为两个，第一夹板93的一侧固定连接有夹块94，两个第一夹板93之间固定连接有弹簧95，凸块92的一侧与第一夹板93接触，利用夹紧机构9，电动伸缩杆91带动凸块92移动，凸块92通过与第一夹板93的配合，可对夹块94的位置进行调节，方便对农作物进行摘取。
进一步地，底座1顶部的左侧设置有收集箱13，收集箱13的底部固定连接有第一卡块14，且第一卡块14与底座1卡接，底座1的底部固定连接有滚轮15，通过收集箱13，可对采摘后的农作物进行收集，方便人们集中进行处理，通过第一卡块14，可对收集箱13进行固定，避免出现脱落的状况。
进一步地，第一支撑杆201的左侧固定连接有放置箱16，放置箱16内腔的右侧分别固定连接有处理器17和储存器18，放置箱16内腔的左侧固定连接有无线传输模块19，通过放置箱16，可对电气设备进行保护，通过处理器17和储存器18，方便对摄像头11拍摄的图片进行处理，也方便对电机进行控制，通过无线传输模块19，可对数据进行传输，方便人们远程进行操作。
进一步地，第一固定板4的底部卡接有第二卡块20，第二卡块20的底部固定连接有收集网21，第一固定板4的表面设置有固定机构22，通过第二卡块20和收集网21，方便对采摘的农作物进行收集，避免出现掉落的状况。
进一步地，固定机构22包括螺栓221和插杆222，螺栓221与第一固定板4螺纹连接，插杆222的一端通过轴承与螺栓221活动连接，插杆222的另一端延伸至第二卡块20的内部，通过固定机构22，转动螺栓221，螺栓221带动插杆222移动，可对第二卡块20进行固定，也方便对收集网21进行拆卸，方便人们对采摘的农作物进行处理。
进一步地，第二支撑杆205的右侧通过转轴活动连接有伸缩杆23，伸缩杆23的另一端通过转轴与第三支撑杆304活动连接，通过伸缩杆23，可辅助第三支撑杆304进行移动。
一种可准确夹持农作物母枝的5G人工智能采摘机器人的使用方法，包括如下步骤：
A、在采摘前，人工采摘一个成熟的农作物，并将农作物放置在第一固定板4上，转动螺栓25，螺栓25带动第二夹板26移动，第二夹板26可对农作物进行固定，并通过摄像头11对农作物进行拍摄，通过每次在采摘图像区域内设置一个标准参考点，并通过平台和算法对农作物成熟度进行监测，从而实现对农作物成熟度识别中由于光线、角度和环境等因素带来一些线性干扰进行补偿修正，在采摘不同农作物时，都需要对农作物成熟参考值进行设置；
B、将底座1移动到合适位置，第二电机202运行，第二电机202带动螺纹杆203旋转，通过螺纹杆203和螺纹管204的配合带动第二支撑杆205移动，移动到与农作物高度一致时；
C、摄像头11对成熟的农作物进行拍摄，通过处理器17对采集的图片进行处理，并与放置在第一固定板4上的农作物进行成熟度对比，在每次采摘图像区域里设置一个标准参考点，通过处理器17对农作物成熟度监测时，同时做一次标准参考点成熟度监测，得出一个标准参考值，把标准参考值作为农作物成熟度参考值处理完成后，第一电机5带动丝杆6进行旋转，丝杆6通过与螺套7的配合可带动第二固定板8移动，电动伸缩杆91带动凸块92移动，凸块92通过与第一夹板93的配合可带动夹块94移动，可对农作物的母枝进行采摘；
D、当需要对不同角度农作物进行采摘时，第三电机301带动齿轮302旋转，齿轮302通过与扇形齿轮303的配合可带动第三支撑杆304移动，可对第一固定板4的角度进行调节，方便对农作物进行采摘；
E、采摘的农作物可落入到收集网21内，当收集网21内农作物过多时，转动螺栓221，螺栓221带动插杆222从第二卡块20内抽出，可对收集网21进行拆卸，方便将收集网21内的农作物放入到收集箱13内，方便人们集中进行处理。
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 (10)

1.一种可准确夹持农作物母枝的5G人工智能采摘机器人，包括底座(1)，其特征在于：所述底座(1)顶部的右侧设置有升降机构(2)，所述升降机构(2)的内部设置有调节机构(3)，所述调节机构(3)的右侧固定连接有第一固定板(4)，所述第一固定板(4)的内部固定连接有第一电机(5)，且第一电机(5)的转轴固定连接有丝杆(6)，所述丝杆(6)的表面套设有螺套(7)，所述螺套(7)的右侧固定连接有第二固定板(8)，所述第二固定板(8)的内部设置有夹紧机构(9)，所述第一固定板(4)的顶部固定连接有连接块(10)，所述连接块(10)的右侧固定连接有摄像头(11)，所述第一固定板(4)顶部右侧的前端和后端均固定连接有第三固定板(24)，所述第三固定板(24)的表面螺纹连接有螺栓(25)，且螺栓(25)的一端通过轴承活动连接有第二夹板(26)。
2.根据权利要求1所述的一种可准确夹持农作物母枝的5G人工智能采摘机器人，其特征在于：所述升降机构(2)包括第一支撑杆(201)，所述第一支撑杆(201)的内部固定连接有第二电机(202)，且第二电机(202)的转轴固定连接有螺纹杆(203)，所述螺纹杆(203)的表面套设有螺纹管(204)，所述螺纹管(204)的顶部固定连接有第二支撑杆(205)。
3.根据权利要求2所述的一种可准确夹持农作物母枝的5G人工智能采摘机器人，其特征在于：所述第二支撑杆(205)的顶部开设有凹槽(12)，所述调节机构(3)位于凹槽(12)的内部，所述调节机构(3)包括第三电机(301)，且第三电机(301)的转轴固定连接有齿轮(302)，所述齿轮(302)的顶部啮合有扇形齿轮(303)，所述扇形齿轮(303)的顶部固定连接有第三支撑杆(304)，所述第三支撑杆(304)的右侧与第一固定板(4)固定连接，所述第三支撑杆(304)通过转轴与第二支撑杆(205)的内壁活动连接。
4.根据权利要求1所述的一种可准确夹持农作物母枝的5G人工智能采摘机器人，其特征在于：所述夹紧机构(9)包括电动伸缩杆(91)，所述电动伸缩杆(91)的顶部固定连接有凸块(92)，所述第二固定板(8)的内部通过转轴活动连接有第一夹板(93)，且第一夹板(93)的数量为两个，所述第一夹板(93)的一侧固定连接有夹块(94)，两个所述第一夹板(93)之间固定连接有弹簧(95)，所述凸块(92)的一侧与第一夹板(93)接触。
5.根据权利要求1所述的一种可准确夹持农作物母枝的5G人工智能采摘机器人，其特征在于：所述底座(1)顶部的左侧设置有收集箱(13)，所述收集箱(13)的底部固定连接有第一卡块(14)，且第一卡块(14)与底座(1)卡接，所述底座(1)的底部固定连接有滚轮(15)。
6.根据权利要求2所述的一种可准确夹持农作物母枝的5G人工智能采摘机器人，其特征在于：所述第一支撑杆(201)的左侧固定连接有放置箱(16)，所述放置箱(16)内腔的右侧分别固定连接有处理器(17)和储存器(18)，所述放置箱(16)内腔的左侧固定连接有无线传输模块(19)。
7.根据权利要求1所述的一种可准确夹持农作物母枝的5G人工智能采摘机器人，其特征在于：所述第一固定板(4)的底部卡接有第二卡块(20)，所述第二卡块(20)的底部固定连接有收集网(21)，所述第一固定板(4)的表面设置有固定机构(22)。
8.根据权利要求7所述的一种可准确夹持农作物母枝的5G人工智能采摘机器人，其特征在于：所述固定机构(22)包括螺栓(221)和插杆(222)，所述螺栓(221)与第一固定板(4)螺纹连接，所述插杆(222)的一端通过轴承与螺栓(221)活动连接，所述插杆(222)的另一端延伸至第二卡块(20)的内部。
9.根据权利要求3所述的一种可准确夹持农作物母枝的5G人工智能采摘机器人，其特征在于：所述第二支撑杆(205)的右侧通过转轴活动连接有伸缩杆(23)，所述伸缩杆(23)的另一端通过转轴与第三支撑杆(304)活动连接。
10.一种可准确夹持农作物母枝的5G人工智能采摘机器人的使用方法，其特征在于：包括如下步骤：
A、在采摘前，人工采摘一个成熟的农作物，并将农作物放置在第一固定板(4)上，转动螺栓(25)，螺栓(25)带动第二夹板(26)移动，第二夹板(26)可对农作物进行固定，并通过摄像头(11)对农作物进行拍摄；
B、将底座(1)移动到合适位置，第二电机(202)运行，第二电机(202)带动螺纹杆(203)旋转，通过螺纹杆(203)和螺纹管(204)的配合带动第二支撑杆(205)移动，移动到与农作物高度一致时；
C、摄像头(11)对成熟的农作物进行拍摄，通过处理器(17)对采集的图片进行处理，并与放置在第一固定板(4)上的农作物进行成熟度对比，在每次采摘图像区域里设置一个标准参考点，通过处理器(17)对农作物成熟度监测时，同时做一次标准参考点成熟度监测，得出一个标准参考值，把标准参考值作为农作物成熟度参考值处理完成后，第一电机(5)带动丝杆(6)进行旋转，丝杆(6)通过与螺套(7)的配合可带动第二固定板(8)移动，电动伸缩杆(91)带动凸块(92)移动，凸块(92)通过与第一夹板(93)的配合可带动夹块(94)移动，可对农作物的母枝进行采摘；
D、当需要对不同角度农作物进行采摘时，第三电机(301)带动齿轮(302)旋转，齿轮(302)通过与扇形齿轮(303)的配合可带动第三支撑杆(304)移动，可对第一固定板(4)的角度进行调节，方便对农作物进行采摘；
E、采摘的农作物可落入到收集网(21)内，当收集网(21)内农作物过多时，转动螺栓(221)，螺栓(221)带动插杆(222)从第二卡块(20)内抽出，可对收集网(21)进行拆卸，方便将收集网(21)内的农作物放入到收集箱(13)内，方便人们集中进行处理。
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