CN113692854A - 西红柿采摘机及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种西红柿采摘机及其控制方法，其中，该西红柿采摘机包括：机架，机架包括顶盖、螺杆电机、螺杆、第一支柱和第二支柱；采摘装置，包括末端执行器、机械臂底座、臂关节和大臂，用于对西红柿果实进行多自由度采摘作业；移动装置，与第二支柱相连，用于带动西红柿采摘机在西红柿种植地中移动；存储装置，用于存储被剪切果柄后的西红柿果实；监测装置，监测装置连接在机架上，用于监控西红柿采摘机在西红柿种植地的位置、监控并分类未采摘的西红柿植株和已采摘的西红柿植株；控制装置，控制装置连接在机架上，控制装置分别与采摘装置、移动装置、存储装置和监测装置相连。结构简单，无需人工参与，有效地节省了人力物力，采摘效率高。

Description

西红柿采摘机及其控制方法

技术领域

本发明涉及农业机械技术领域，具体涉及一种西红柿采摘机和一种西红柿采摘机的控制方法。

背景技术

西红柿作为生活中一种常见的蔬菜，在生活中的应用十分广泛。西红柿是一种一年结一次果的草本植物，植株高度处于0.6-2米，杆茎上长有粘质性的腺毛，叶片呈复叶状或羽状，花果期夏秋季，其成熟果实呈红色，富含丰富的维生素，有着清热解毒，帮助消化的等等好处。但果实偏脆弱，易腐烂，已损坏，采摘时需要轻拿轻放。

相关技术中，一般可通过智能西红柿采摘机对西红柿进行采摘，然而，该采摘机结构复杂，并且只适用辅助人工采摘，耗时耗力，效率低下并且采摘时容易导致果实受损，而且结构死板，不具备延展性和高智能的特点。

发明内容

本发明为解决上述技术问题，提供了一种西红柿采摘机，不仅结构简单，而且无需人工参与，从而有效地节省了人力物力，并且采摘效率高，不易出现果实受损的情况，同时，该西红柿采摘机具备较好的延展性和高智能性。

本发明采用的技术方案如下：

一种西红柿采摘机，所述西红柿采摘机包括：机架，所述机架包括顶盖、螺杆电机、螺杆、第一支柱和第二支柱；采摘装置，所述采摘装置通过所述螺杆连接在所述机架上，所述采摘装置包括末端执行器、机械臂底座、臂关节和大臂；移动装置，所述移动装置与所述第二支柱相连；存储装置，所述存储装置与所述移动装置相连；监测装置，所述监测装置连接在所述机架上，所述监测装置包括驱动摄像头和目标摄像头；控制装置，所述控制装置连接在所述机架上，所述控制装置分别与所述采摘装置、所述移动装置、所述存储装置和所述监测装置相连；其中，所述采摘装置用于对所述西红柿果实进行多自由度采摘作业；所述移动装置用于带动所述西红柿采摘机在西红柿种植地中移动；所述存储装置用于存储被剪切果柄后的所述西红柿果实；所述监测装置用于监控所述西红柿采摘机在所述西红柿种植地的位置、监控并分类未采摘的西红柿植株和已采摘的西红柿植株；所述控制装置用于对所述所述采摘装置、所述移动装置、所述存储装置和所述监测装置进行调控。

所述末端执行器包括固定电机、采摘夹、舵机、采摘剪和OpenCV摄像模块，其中，所述采摘剪由所述所述舵机驱动对所述西红柿植株的果柄进行剪切，所述采摘夹由所述固定电机驱动对所述西红柿果实进行夹持，所述OpenCV摄像模块用于获取所述采摘装置工作空间内的西红柿果梗相对于所述末端执行器的位姿信息；所述机械臂底座、臂关节和大臂组成机械臂，用于带动所述末端执行器在所述西红柿采摘机工作空间内移动。

所述存储装置为两个且分别设置在所述西红柿采摘机前进方向的两侧，并且位于所述移动装置的上方，其中，所述存储装置包括弹簧、储存箱，底板和传感器模块，其中，所述传感器模块用于检测盛放所述西红柿果实的平板的垂直高度。

所述驱动摄像头和所述目标摄像头用于获取所述西红柿采摘机的目标区域范围内的所述西红柿果实相对于所述末端执行器的位姿信息以及作业区间内的所述采摘夹将西红柿果实分拣至存储装置的图像信息。

所述控制装置用于根据所述西红柿采摘机的所述目标区域范围内的所述西红柿果实相对于所述末端执行器的位姿信息控制所述末端执行器靠近所述目标区域范围内的所述西红柿果实，并根据所述采摘装置工作空间内的西红柿果梗相对于末端执行器的位姿信息控制所述机械臂带动所述末端执行器剪断所述目标区域范围内的西红柿果梗。

所述移动装置用于根据所述控制装置发出的控制指令执行前进或后退或转向命令，其中，所述移动装置的车轮结构采用单排履带式结构，用于承载所述存储装置并驱动所述西红柿采摘机移动。

一种西红柿采摘机的控制方法，包括以下步骤：通过所述控制装置中的定位芯片确定所述西红柿采摘机的当前位置信息，并根据所述当前位置信息确定所述目标区域范围；通过所述移动装置带动所述西红柿采摘机移动至所述目标区域范围；通过所述监测装置对所述目标区域范围拍摄初始图像，并基于西红柿果实颜色值对所述初始图像进行处理，以获取所述西红柿采摘机的所述目标区域范围内的所述西红柿果实相对于所述末端执行器的位姿信息并确定采摘顺序；根据所述西红柿采摘机的所述目标区域范围内的所述西红柿果实相对于所述末端执行器的位姿信息计算所述末端执行器靠近所述目标区域范围内的至少一颗西红柿果实的运动轨迹；根据所述末端执行器靠近所述目标区域范围内的至少一颗西红柿果实的运动轨迹控制所述机械臂带动末端执行器靠近所述目标区域范围内的至少一颗西红柿果实；通过所述OpenCV摄像模块获取所述采摘装置工作空间内的西红柿果梗相对于所述末端执行器的位姿信息，并根据所述采摘装置工作空间内的西红柿果梗相对于所述末端执行器的位姿信息计算所述末端执行器剪断所述西红柿果梗的运动轨迹；根据所述末端执行器剪断所述西红柿果梗的运动轨迹控制所述采摘夹对相应的西红柿果实进行夹持，并控制所述采摘剪对所述西红柿果梗进行剪切；根据所述存储装置的位置信息控制所述末端执行器将所述目标区域范围内的至少一个西红柿果实分拣至所述存储装置。

西红柿采摘机的控制方法还包括：通过所述监测装置对所述目标区域范围进行拍摄，并根据拍摄结果判断所述目标区域范围内的所述西红柿果实采摘任务是否完成；如果是，则通过所述定位芯片确定所述西红柿采摘机的当前位置信息，并驱动所述移动装置带动所述西红柿采摘机移动至一个采摘点，以及基于所述目标区域范围内的至少一颗西红柿植株相对所述末端执行器的位置信息将被失去西红柿果实的至少一颗西红柿植株标记为已完成且不再控制所述末端执行器采摘标记为已完成的所述至少一颗西红柿植株。

本发明的有益效果：

本发明不仅结构简单，而且无需人工参与，从而有效地节省了人力物力，并且采摘效率高，不易出现果实受损的情况，同时，该西红柿采摘机具备较好的延展性和高智能性。

附图说明

图1为本发明实施例的西红柿采摘机的结构示意图；

图2为本发明一个实施例的末端执行器的结构示意图；

图3为本发明实施例的西红柿采摘机的控制方法的流程图。

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。

图1是根据本发明实施例的西红柿采摘机的结构示意图。

如图1所示，本发明实施例的西红柿采摘机可包括：机架100，机架100包括顶盖110、螺杆电机120、螺杆130、第一支柱140(上支柱)和第二支柱150(下支柱)；采摘装置200，采摘装置200通过螺杆120连接在机架100上，采摘装置200包括末端执行器210、机械臂底座220、臂关节230和大臂240；移动装置300，移动装置300与第二支柱150相连；存储装置400，存储装置400与移动装置300相连；监测装置500，监测装置500连接在机架100上，监测装置500包括驱动摄像头510和目标摄像头520；控制装置600，控制装置600连接在机架100上，控制装置600分别与采摘装置200、移动装置300、存储装置400和监测装置500相连。

其中，采摘装置200用于对西红柿果实进行多自由度采摘作业；移动装置300用于带动西红柿采摘机在西红柿种植地中移动；存储装置400用于存储被剪切果柄后的西红柿果实；监测装置500用于监控西红柿采摘机在西红柿种植地的位置、监控并分类未采摘的西红柿植株和已采摘的西红柿植株；控制装置600用于对采摘装置200、移动装置300、存储装置400和监测装置500进行调控。

需要说明的是，机架100可设计成一种C字型的龙门结构，也可为一种一横梁加两竖直框架的结构，两竖直框架底部连接移动装置300，横梁下方即为西红柿采摘机的作业区间。其中，移动装置用于根据控制装置600发出的控制指令执行前进或后退或转向命令，其中，移动装置300的车轮结构采用单排履带式结构，用于承载存储装置400并驱动西红柿采摘机移动移动，由此，采用单排履带式结构移动平稳，在应对复杂的工作环境(例如，坑坑洼洼的地面)时也具有良好的适用性。

在本发明的一个实施例中，如图2所示，末端执行器210可包括固定电机211、采摘夹212、舵机213、采摘剪214和OpenCV摄像模块215，其中，采摘剪214由舵机213驱动对西红柿植株的果柄进行剪切，采摘夹212由固定电机211驱动对西红柿果实进行夹持，OpenCV摄像模块215用于获取采摘装置200工作空间内的西红柿果梗相对于末端执行器210的位姿信息；机械臂底座220、臂关节230和大臂240组成机械臂，用于带动末端执行器210在西红柿采摘机工作空间内移动。

具体而言，采摘夹212由固定电机211驱动对西红柿果实进行夹持，待西红柿果实被夹持至存储装置400上方，再由固定电机211反转驱动摘夹212放开果实；采摘剪214的剪刀两边设备集成齿轮啮合，由舵机213驱动完成剪切动作，待剪切完成后，再由舵机213反转实现复位。

机械臂底座220、臂关节230和大臂240组成的机械臂通过螺杆130与机架100连接，通过螺杆电机120转动螺杆130驱动机械臂实现垂直于西红柿采摘机前进方向的移动。在通过机械臂底座220的电机带动大臂240转动时，可通过臂关节230处的电机驱动末端执行器210实现角度转动从而使得末端执行器210可实现多角度对西红柿果实进行采摘，各装置的运动均通过电机的合理设置来实现。

在本发明的一个实施例，如图1所示，存储装置400为两个且分别设置在西红柿采摘机前进方向的两侧，并且位于移动装置300的上方，其中，存储装置400包括弹簧410、储存箱(图中未具体示出)，底板420和传感器模块430，其中，传感器模块430用于检测盛放西红柿果实的平板的垂直高度。

在本发明的一个实施例，驱动摄像头510和目标摄像头520用于获取西红柿采摘机的目标区域范围内的西红柿果实相对于末端执行器210的位姿信息以及作业区间内的采摘夹将西红柿果实分拣至存储装置400的图像信息。

具体而言，驱动摄像头510和目标摄像头520，通过采集西红柿种植地上的西红柿植株分布图像，将整个西红柿种植地分成几个待采摘区间以及至少一个采摘区间，西红柿采摘机进入西红柿种植地后的地方为采摘区间，通过不同位置摄像头及控制装置600的配合，将采摘区间标记为已采摘区间，并驱使西红柿采摘机进入下一个待采摘区间。同时，驱动摄像头510和目标摄像头520获取西红柿采摘机的目标区域范围内的至少一颗西红柿植株相对于采摘装置200的位姿信息以及西红柿果实相对于末端执行器210的位姿信息，OpenCV摄像模块215获取采摘装置200工作空间内的西红柿果梗相对于末端执行器210的位姿信息。

在本发明的一个实施例，控制装置600用于根据西红柿采摘机的目标区域范围内的西红柿果实相对于末端执行器210的位姿信息控制末端执行器210靠近目标区域范围内的西红柿果实，并根据采摘装置工作空间内的西红柿果梗相对于末端执行器210的位姿信息控制机械臂带动末端执行器210剪断目标区域范围内的西红柿果梗。

进一步而言，控制装置600内部设有通信模块，通过通信模块以对西红柿采摘机进行远程控制或者远程监控。控制装置600用于根据在西红柿采摘机目标区域内的西红柿果实相对末端执行器210的位姿信息控制末端执行器210靠近在目标区域内的西红柿果实，并根据目标区域内的西红柿果梗相对末端执行器210的位姿信息控制机械臂带动末端执行器210剪断果梗。

由此，(1)本发明在西红柿采摘过程中，机架可以根据被采摘西红柿植株的高度来进行机架高度的调节，也可以根据被采摘西红柿植株位姿来驱动移动装置和移动采摘装置进行采摘，同时，为适应西红柿种植地的各种复杂地形，移动装置设有履带。除此之外，考虑到西红柿种植区域中最左侧与最右侧西红柿种植列因边侧为没有空间容纳采摘机移动装置，故将移动装置设计于机型内侧，实现该西红柿采摘机能适应各种复杂地形和尺寸不一的西红柿种植地的功能；(2)本发明在西红柿采摘过程中，通过顶盖的两个步进电机转动螺杆来控制采摘平台沿着智能西红柿采摘机前进的垂直方向水平移动，同时，采摘装置通过第一转动电机带动大臂转动，再通过第二转动电机带动小臂转动的设置能够带动末端执行器在整个工作区间全方位的移动，从而不需要频繁地移动智能西红柿采摘机，提高西红柿采摘的整体效率；(3)本发明在西红柿采摘过程中，末端执行器包含了OpenCV摄像头模块、采摘夹与采摘剪。通过OpenCV摄像头找出果实位置与果梗位置，先后控制采摘夹夹住西红柿果实与采摘剪剪断果实果梗配合使用，使得对西红柿果实实现精准采摘；(4)本发明在西红柿采摘过程中，待监测装置里的图像采集模块采集到工作区域后，智能西红柿采摘机对西红柿进行识别时采取两步走识别方法，第一步先通过OpenCV摄像头捕捉西红柿位姿，控制末端执行器靠近待采摘西红柿果实；第二步再通过OpenCV摄像头识别待采摘西红柿果梗，果实位姿，先后控制采摘夹夹住西红柿果实，采摘剪剪断西红柿果梗，进一步提升对西红柿果实采摘的精确度；(5)本发明在西红柿采摘过程中，采摘夹的夹持面设计成波浪形，使用橡胶材料，可以做到在对西红柿的夹持过程中增加采摘夹与西红柿果实之间的摩擦力，同时橡胶材料也可以提供缓震的能力，有效减缓采摘过程中因为地型不平坦或者其他外界因素造成的震荡所带来的影响，同时采用橡胶素材的采摘夹对西红柿果皮的损伤率也大幅减小；(6)本发明在西红柿采摘过程中，在未采集西红柿果实时，储存装置的底板因为受到弹簧的弹力而处于储存箱内的高侧，当开始西红柿果实采集时，采摘夹在储存箱上方释放果实，落于正处在高侧的底板之上，避免了西红柿果实因为从高处释放自由落体所导致的果实砸伤，大大减小西红柿的损伤率，减少经济损失。当采摘的果实越来越多，果实的重力大于弹簧所能提供的弹力，底板(根据弹力公式FN＝KX)的水平高度降低。当盛放西红柿的底板的垂直高度与传感器感应的垂直高度线持平时，系统标记该存储箱状态已收集满，将下一个采集的西红柿的存放位置设为另一侧的储存箱。当两个储存箱感应器都响应后，采摘机将自动返回起点，由人工更换储存装置内的储存箱，更换完毕后重新投入工作，减少人力成本，省时省力，采摘过程更加智能化，具备延展性、高智能的特点；(7)本发明在西红柿采摘过程中，所述移动装置在驱动智能西红柿采摘机过程中不可避免的车轮履带会黏上泥土，故在所述移动装置车轮槽内前后两边设计硬毛刷，可以在采摘机移动时清理黏在履带上的泥土等杂物，可以保证智能西红柿采摘机整体的稳定性和工作效率。

综上所述，根据本发明实施例的西红柿采摘机，西红柿采摘机包括：机架，机架包括顶盖、螺杆电机、螺杆、第一支柱和第二支柱；采摘装置，采摘装置通过螺杆连接在机架上，采摘装置包括末端执行器、机械臂底座、臂关节和大臂；移动装置，移动装置与第二支柱相连；存储装置，存储装置与移动装置相连；监测装置，监测装置连接在机架上，监测装置包括驱动摄像头和目标摄像头；控制装置，控制装置连接在机架上，控制装置分别与采摘装置、移动装置、存储装置和监测装置相连；其中，采摘装置用于对西红柿果实进行多自由度采摘作业；移动装置用于带动西红柿采摘机在西红柿种植地中移动；存储装置用于存储被剪切果柄后的西红柿果实；监测装置用于监控西红柿采摘机在西红柿种植地的位置、监控并分类未采摘的西红柿植株和已采摘的西红柿植株；控制装置用于对采摘装置、移动装置、存储装置和监测装置进行调控。由此，不仅结构简单，而且无需人工参与，从而有效地节省了人力物力，并且采摘效率高，不易出现果实受损的情况，同时，该西红柿采摘机具备较好的延展性和高智能性。

基于上述实施例的西红柿采摘机，本发明还提出了一种西红柿采摘机的控制方法。

如图3所示，本发明实施例的西红柿采摘机可包括以下步骤：

S1，通过控制装置中的定位芯片确定西红柿采摘机的当前位置信息，并根据当前位置信息确定目标区域范围。

S2，通过移动装置带动西红柿采摘机移动至目标区域范围。

具体而言，确定西红柿的采摘区间后，控制终端与西红柿采摘机建立无线网络连接，通过驱动摄像头510采集图像，控制该西红柿采摘机移动到起点位置，采用履带式的移动装置300，通过控制装置600能够实现采摘机前进、后退及转向等操作，通过控制装置600内定位芯片确定西红柿采摘机的当前位置信息，并根据当前位置信息确定目标区域范围。然后，通过控制装置600控制移动装置300带动西红柿采摘机移动至目标区域范围。

S3，通过监测装置对目标区域范围拍摄初始图像，并基于西红柿果实颜色值对初始图像进行处理，以获取西红柿采摘机的目标区域范围内的西红柿果实相对于末端执行器的位姿信息并确定采摘顺序。

具体而言，通过驱动摄像头510和目标摄像头520采集当前位置信息的区域图像，将其传送给控制终端的控制装置600。控制装置600根据接收到的图像，发出命令，控制西红柿采摘机前进停止，确定目标区域，标记采摘区间。接着根据目标摄像头520采集的西红柿植株图像进行顶盖高度的调节，再控制螺杆电机120转动螺杆130移动采摘装置200，使采摘装置200位于其中一颗西红柿植株的Z轴正上方处。接着通过监测装置500对目标区域范围拍摄初始图像，基于西红柿果实颜色值对初始图像进行处理，获得图像中西红柿果实的位姿信息并确定采摘顺序。

S4，根据西红柿采摘机的目标区域范围内的西红柿果实相对于末端执行器的位姿信息计算末端执行器靠近目标区域范围内的至少一颗西红柿果实的运动轨迹。

S5，根据末端执行器靠近目标区域范围内的至少一颗西红柿果实的运动轨迹控制机械臂带动末端执行器靠近目标区域范围内的至少一颗西红柿果实。

S6，通过OpenCV摄像模块获取采摘装置工作空间内的西红柿果梗相对于末端执行器的位姿信息，并根据采摘装置工作空间内的西红柿果梗相对于末端执行器的位姿信息计算末端执行器剪断西红柿果梗的运动轨迹。

S7，根据末端执行器剪断西红柿果梗的运动轨迹控制采摘夹对相应的西红柿果实进行夹持，并控制采摘剪对西红柿果梗进行剪切。

具体而言，通过目标摄像头520和OpenCV摄像模块215采集到的至少一颗西红柿果实的位姿信息，将其传送给控制装置600计算末端执行器210靠近作业区间内的至少一颗西红柿果实的运动轨迹。根据控制装置600计算结果驱动机械臂底座220的电机带动大臂240转动，同时通过臂关节230处的电机驱动末端执行器实现角度转动从而使得末端执行器210靠近西红柿果实。再通过OpenCV摄像模块215、目标摄像头520对西红柿果实进行图像采集，确定西红柿果梗位姿，将其传送给控制装置600计算末端执行器210剪断果梗的运动轨迹，根据运动轨迹控制固定电机211驱动采摘夹212对西红柿果实进行夹持，再控制舵机213驱动采摘剪214对西红柿果梗进行剪切，剪切完成后由舵机213反转实现机械剪复位。

S8，根据存储装置的位置信息控制末端执行器将目标区域范围内的至少一个西红柿果实分拣至存储装置。

具体而言，成功采摘到西红柿果实后，按照原先编辑好的程序路径，驱动螺杆电机120转动螺杆130和采摘装置200将西红柿果实送至存储装置400的Z轴上方，由固定电机211反转带动齿轮反转复位采摘夹212。期间，西红柿果实成功落在底板420上，完成果实存储工作。最后，采摘装置200回到初始位置，等待下一个工作循环。

进一步而言，在本发明的一个实施例中，西红柿采摘机的控制方法还包括：通过监测装置对目标区域范围进行拍摄，并根据拍摄结果判断目标区域范围内的西红柿果实采摘任务是否完成；如果是，则通过定位芯片确定西红柿采摘机的当前位置信息，并驱动移动装置带动西红柿采摘机移动至一个采摘点，以及基于目标区域范围内的至少一颗西红柿植株相对末端执行器的位置信息将被失去西红柿果实的至少一颗西红柿植株标记为已完成且不再控制末端执行器采摘标记为已完成的至少一颗西红柿植株。

具体而言，通过监测装置500(驱动摄像头510和目标摄像头520)对目标区域范围进行拍摄，并通过拍摄结果判断目标区域范围内的西红柿果实采摘任务是否已全部完成。若完成，则通过所述控制装置600内定位芯片确定西红柿采摘机的当前位置信息，并驱动移动装置进入下一个待采区，并将现在的作业区间标记为已采区。若未完成，则返回步骤S2。

综上所述，根据本发明实施例的西红柿采摘机的控制方法，通过控制装置中的定位芯片确定西红柿采摘机的当前位置信息，并根据当前位置信息确定目标区域范围，以及通过移动装置带动西红柿采摘机移动至目标区域范围，并通过监测装置对目标区域范围拍摄初始图像，以及基于西红柿果实颜色值对初始图像进行处理，以获取西红柿采摘机的目标区域范围内的西红柿果实相对于末端执行器的位姿信息并确定采摘顺序，并根据西红柿采摘机的目标区域范围内的西红柿果实相对于末端执行器的位姿信息计算末端执行器靠近目标区域范围内的至少一颗西红柿果实的运动轨迹，以及根据末端执行器靠近目标区域范围内的至少一颗西红柿果实的运动轨迹控制机械臂带动末端执行器靠近目标区域范围内的至少一颗西红柿果实，并通过OpenCV摄像模块获取采摘装置工作空间内的西红柿果梗相对于末端执行器的位姿信息，以及根据采摘装置工作空间内的西红柿果梗相对于末端执行器的位姿信息计算末端执行器剪断西红柿果梗的运动轨迹，并根据末端执行器剪断西红柿果梗的运动轨迹控制采摘夹对相应的西红柿果实进行夹持，以及控制采摘剪对西红柿果梗进行剪切，并根据存储装置的位置信息控制末端执行器将目标区域范围内的至少一个西红柿果实分拣至存储装置。由此，不仅结构简单，而且无需人工参与，从而有效地节省了人力物力，并且采摘效率高，不易出现果实受损的情况，同时，该西红柿采摘机具备较好的延展性和高智能性。

在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理模块中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (8)

1.一种西红柿采摘机，其特征在于，所述西红柿采摘机包括：机架，所述机架包括顶盖、螺杆电机、螺杆、第一支柱和第二支柱；采摘装置，所述采摘装置通过所述螺杆连接在所述机架上，所述采摘装置包括末端执行器、机械臂底座、臂关节和大臂；移动装置，所述移动装置与所述第二支柱相连；存储装置，所述存储装置与所述移动装置相连；监测装置，所述监测装置连接在所述机架上，所述监测装置包括驱动摄像头和目标摄像头；控制装置，所述控制装置连接在所述机架上，所述控制装置分别与所述采摘装置、所述移动装置、所述存储装置和所述监测装置相连；其中，

所述采摘装置用于对所述西红柿果实进行多自由度采摘作业；

所述移动装置用于带动所述西红柿采摘机在西红柿种植地中移动；

所述存储装置用于存储被剪切果柄后的所述西红柿果实；

所述监测装置用于监控所述西红柿采摘机在所述西红柿种植地的位置、监控并分类未采摘的西红柿植株和已采摘的西红柿植株；

所述控制装置用于对所述所述采摘装置、所述移动装置、所述存储装置和所述监测装置进行调控。

2.根据权利要求1所述的西红柿采摘机，其特征在于，

所述末端执行器包括固定电机、采摘夹、舵机、采摘剪和OpenCV摄像模块，其中，所述采摘剪由所述所述舵机驱动对所述西红柿植株的果柄进行剪切，所述采摘夹由所述固定电机驱动对所述西红柿果实进行夹持，所述OpenCV摄像模块用于获取所述采摘装置工作空间内的西红柿果梗相对于所述末端执行器的位姿信息；

所述机械臂底座、臂关节和大臂组成机械臂，用于带动所述末端执行器在所述西红柿采摘机工作空间内移动。

3.根据权利要求2所述的西红柿采摘机，其特征在于，所述存储装置为两个且分别设置在所述西红柿采摘机前进方向的两侧，并且位于所述移动装置的上方，其中，

所述存储装置包括弹簧、储存箱，底板和传感器模块，其中，所述传感器模块用于检测盛放所述西红柿果实的平板的垂直高度。

4.根据权利要求3所述的西红柿采摘机，其特征在于，

所述驱动摄像头和所述目标摄像头用于获取所述西红柿采摘机的目标区域范围内的所述西红柿果实相对于所述末端执行器的位姿信息以及作业区间内的所述采摘夹将西红柿果实分拣至存储装置的图像信息。

5.根据权利要求4所述的西红柿采摘机，其特征在于，

所述控制装置用于根据所述西红柿采摘机的所述目标区域范围内的所述西红柿果实相对于所述末端执行器的位姿信息控制所述末端执行器靠近所述目标区域范围内的所述西红柿果实，并根据所述采摘装置工作空间内的西红柿果梗相对于末端执行器的位姿信息控制所述机械臂带动所述末端执行器剪断所述目标区域范围内的西红柿果梗。

6.根据权利要求5所述的西红柿采摘机，其特征在于，所述移动装置用于根据所述控制装置发出的控制指令执行前进或后退或转向命令，其中，所述移动装置的车轮结构采用单排履带式结构，用于承载所述存储装置并驱动所述西红柿采摘机移动。

7.一种基于权利要求6所述的西红柿采摘机的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

通过所述控制装置中的定位芯片确定所述西红柿采摘机的当前位置信息，并根据所述当前位置信息确定所述目标区域范围；

通过所述移动装置带动所述西红柿采摘机移动至所述目标区域范围；

通过所述监测装置对所述目标区域范围拍摄初始图像，并基于西红柿果实颜色值对所述初始图像进行处理，以获取所述西红柿采摘机的所述目标区域范围内的所述西红柿果实相对于所述末端执行器的位姿信息并确定采摘顺序；

根据所述西红柿采摘机的所述目标区域范围内的所述西红柿果实相对于所述末端执行器的位姿信息计算所述末端执行器靠近所述目标区域范围内的至少一颗西红柿果实的运动轨迹；

根据所述末端执行器靠近所述目标区域范围内的至少一颗西红柿果实的运动轨迹控制所述机械臂带动末端执行器靠近所述目标区域范围内的至少一颗西红柿果实；

通过所述OpenCV摄像模块获取所述采摘装置工作空间内的西红柿果梗相对于所述末端执行器的位姿信息，并根据所述采摘装置工作空间内的西红柿果梗相对于所述末端执行器的位姿信息计算所述末端执行器剪断所述西红柿果梗的运动轨迹；

根据所述末端执行器剪断所述西红柿果梗的运动轨迹控制所述采摘夹对相应的西红柿果实进行夹持，并控制所述采摘剪对所述西红柿果梗进行剪切；

根据所述存储装置的位置信息控制所述末端执行器将所述目标区域范围内的至少一个西红柿果实分拣至所述存储装置。

8.根据权利要求7所述的西红柿采摘机的控制方法，其特征在于，还包括：

通过所述监测装置对所述目标区域范围进行拍摄，并根据拍摄结果判断所述目标区域范围内的所述西红柿果实采摘任务是否完成；

如果是，则通过所述定位芯片确定所述西红柿采摘机的当前位置信息，并驱动所述移动装置带动所述西红柿采摘机移动至一个采摘点，以及基于所述目标区域范围内的至少一颗西红柿植株相对所述末端执行器的位置信息将被失去西红柿果实的至少一颗西红柿植株标记为已完成且不再控制所述末端执行器采摘标记为已完成的所述至少一颗西红柿植株。

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