CN114260894A - 全自动采棉机器人及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种全自动采棉机器人及控制方法，通过根据地理信息获取装置采集的当前位置信息以及棉花田地理信息控制驱动装置驱动所述全自动采棉机器人进行相应的移动以及根据视觉图像采集装置采集的棉花植株图像控制所述多自由度机械臂移动至一目标位置，以供控制棉花采摘装置在该目标位置进行棉花采摘，以实现自主移动和采摘功能，具有轻便、结构简单、成本低廉、采收效率高以及采摘质量好的优势。

Description

全自动采棉机器人及控制方法

技术领域

本发明涉及一种农业机械技术领域，特别是涉及一种全自动采棉机器人及控制方法。

背景技术

现有的采棉作业分为手工采摘和机械采摘两种。手工采棉对采摘条件要求低，只要天气适宜即可。如果只摘棉桃里的棉花，混进的杂质比较少，采摘质量比较高。为了提高田间采摘速度，也可将棉桃整体摘下，然后再用机械提取其中的棉花，但是无论是直接或者间接摘取棉花，使用人工采摘都存在工作效率低，劳动强度大，占用劳动力人数多，雇佣劳动力采摘成本高的问题。对于大型采棉区，雇佣到足够的采棉工人也越来越难。必须想办法减少人工采摘的比例。采用大型机械采摘适用于大面积棉田采摘，相对于人工而言，用时可以少很多。但是采用大型机械采摘也有局限，一方面要受地形的影响，在山地和小块棉地无法使用，另一方面由于是粗放式采摘，采棉时会带入杂质，使采棉质量受到很大影响，并且机械结构复杂、维修调整不方便，使用成本较高。为了提高人工采摘的效率，也出现了一些手持式的采棉工具。这些工具虽然也可以给人工采摘棉花提供便利并且提高了一些效率，但是还是存在结构复杂，成本高的缺点。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种全自动采棉机器人及控制方法，用于解决以上现有技术出现的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种全自动采棉机器人，驱动装置，用于驱动所述全自动采棉机器人进行移动；地理信息获取装置，用于获取所述全自动采棉机器人的当前位置信息以及棉花田地理信息；视觉图像采集装置，用于采集待采摘棉花的棉花植株图像；多自由度机械臂以及设于所述多自由度机械臂末端的棉花采摘装置；控制装置，连接所述驱动装置、地理信息获取装置、视觉图像采集装置、多自由度机械臂以及棉花采摘装置，用于控制各装置进行相应的操作；其中，所述控制装置包括：驱动控制模块，用于根据所述当前位置信息以及所述棉花田地理信息控制所述驱动装置驱动所述全自动采棉机器人进行相应的移动；机械臂运动控制模块，用于根据所述棉花植株图像控制所述多自由度机械臂移动至一目标位置，以供控制所述棉花采摘装置在该目标位置进行棉花采摘。

于本发明的一实施例中，所述驱动控制模块包括：运动路径规划单元，用于根据所述当前位置信息以及所述棉花田地理信息规划机器人运动路径；驱动控制单元，连接所述移动路径规划单元，用于根据所述机器人运动路径生成驱动控制信号，以控制所述驱动装置驱动所述机器人按所述机器人运动路径移动。

于本发明的一实施例中，所述机械臂运动控制模块包括：图像识别单元，用于基于棉花识别算法，用于根据所述棉花植株图像识别对应待采摘棉花的棉花植株环境信息；其中，所述棉花植株环境信息包括：棉花与障碍物位置信息；机械臂路径规划单元，连接所述图像识别单元，用于根据所述棉花植株环境信息规划机械臂移动路径；机械臂控制单元，连接所述机械臂路径规划单元，用于根据所述机械臂移动路径生成机械臂控制信号，以控制所述多自由度机械臂按所述机械臂移动路径进行移动。

于本发明的一实施例中，所述地理信息获取装置包括：GPS模块，用于获取所述全自动采棉机器人的当前位置信息；地理信息获取模块，用于获取棉花田地理信息；棉田感应模块，用于感应待采摘棉花植株与棉花田田垄的位置信息。

于本发明的一实施例中，所述视觉图像采集装置为深度相机。

于本发明的一实施例中，所述棉花采摘装置采用抓吸一体式机械手。

于本发明的一实施例中，所述机器人还包括：采摘效果验证数据采集装置，设于所述棉花采摘装置上且连接控制装置，用于采集对应棉花采摘装置采摘棉花的效果验证数据，以供所述控制装置基于所述效果验证数据对待采摘棉花的采摘效果进行验证。

于本发明的一实施例中，所述采摘效果验证数据采集装置；包括：声音传感器、压力传感器以及压力传感器中的一种或多种；其中，所述声音传感器，用于采集所述棉花采摘装置的声音，以供所述控制装置对采摘效果进行验证；所述压力传感器，用于检测所述棉花采摘装置的压力，以供所述控制装置对采摘效果进行验证；所述气流传感器，用于检测所述棉花采摘装置的气流，以供所述控制装置对采摘效果进行验证。

于本发明的一实施例中，所述控制装置还包括：所述单株棉花采摘完成判断模块，用于基于由所述采摘效果验证数据采集装置采集的效果验证数据对待采摘棉花的采摘效果进行验证；若验证通过则判断该待采摘棉花采摘完成；若验证不通过则判断该待采摘棉花采摘未完成；所述后续采摘条件判断模块，用于当判断一待采摘棉花采摘完成时，则判断是否出现所对应所述全自动采棉机器人的棉花储量已满的情况、对应所述采棉机器人电量不足的情况以及对应采摘完毕的情况中的一种；若是则结束采摘；若否则继续进行采摘；

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种全自动采棉机器人控制，应用于所述的全自动采棉机器人，所述方法包括：根据所述当前位置信息以及所述棉花田地理信息控制所述驱动装置驱动所述全自动采棉机器人进行相应的移动；根据所述棉花植株图像控制所述多自由度机械臂移动至一目标位置，以供控制所述棉花采摘装置在该目标位置进行棉花采摘。

如上所述，本发明的全自动采棉机器人及控制方法，具有以下有益效果：本发明通过根据地理信息获取装置采集的当前位置信息以及棉花田地理信息控制驱动装置驱动所述全自动采棉机器人进行相应的移动以及根据视觉图像采集装置采集的棉花植株图像控制所述多自由度机械臂移动至一目标位置，以供控制棉花采摘装置在该目标位置进行棉花采摘，以实现自主移动和采摘功能，具有轻便、结构简单、成本低廉、采收效率高以及采摘质量好的优势。

附图说明

图1显示为本发明一实施例中的全自动采棉机器人的结构示意图。

图2显示为本发明一实施例中的全自动采棉机器人的应用方式流程图。

图3显示为本发明一实施例中的全自动采棉机器人控制方法的流程示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，在下述描述中，参考附图，附图描述了本发明的若干实施例。应当理解，还可使用其他实施例，并且可以在不背离本发明的精神和范围的情况下进行机械组成、结构、电气以及操作上的改变。下面的详细描述不应该被认为是限制性的，并且本发明的实施例的范围仅由公布的专利的权利要求书所限定。这里使用的术语仅是为了描述特定实施例，而并非旨在限制本发明。空间相关的术语，例如“上”、“下”、“左”、“右”、“下面”、“下方”、““下部”、“上方”、“上部”等，可在文中使用以便于说明图中所示的一个元件或特征与另一元件或特征的关系。

其中提到的第一、第二及第三等术语是为了说明多样的部分、成份、区域、层及/或段而使用的，但并非限定于此。这些术语只用于把某部分、成份、区域、层或段区别于其它部分、成份、区域、层或段。因此，以下叙述的第一部分、成份、区域、层或段在不超出本发明范围的范围内，可以言及到第二部分、成份、区域、层或段。

再者，如同在本文中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文中有相反的指示。应当进一步理解，术语“包含”、“包括”表明存在所述的特征、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组，但不排除一个或多个其他特征、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组的存在、出现或添加。此处使用的术语“或”和“和/或”被解释为包括性的，或意味着任一个或任何组合。因此，“A、B或C”或者“A、B和/或C”意味着“以下任一个：A；B；C；A和B；A和C；B和C；A、B和C”。仅当元件、功能或操作的组合在某些方式下内在地互相排斥时，才会出现该定义的例外。

在通篇说明书中，当说某部分与另一部分“耦接”时，这不仅包括“直接连接”的情形，也包括在其中间把其它元件置于其间而“间接连接”的情形。另外，当说某种部分“包括”某种构成要素时，只要没有特别相反的记载，则并非将其它构成要素，排除在外，而是意味着可以还包括其它构成要素。

因此，本发明提供一种全自动采棉机器人，通过根据地理信息获取装置采集的当前位置信息以及棉花田地理信息控制驱动装置驱动所述全自动采棉机器人进行相应的移动以及根据视觉图像采集装置采集的棉花植株图像控制所述多自由度机械臂移动至一目标位置，以供控制棉花采摘装置在该目标位置进行棉花采摘，以实现自主移动和采摘功能，具有轻便、结构简单、成本低廉、采收效率高以及采摘质量好的优势。

下面以附图1为参考，针对本发明得实施例进行详细说明，以便本发明所述技术领域的技术人员能够容易地实施。本发明可以以多种不同形态体现，并不限于此处说明的实施例。

如图1所示，为本发明实施例中的一种全自动采棉机器人的结构示意图。

所述全自动采棉机器人包括：

驱动装置11，用于驱动所述全自动采棉机器人进行移动；

地理信息获取装置12，用于获取所述全自动采棉机器人的当前位置信息以及棉花田地理信息；

视觉图像采集装置13，用于采集待采摘棉花的棉花植株图像；具体的，当所述全自动采棉机器人到达一待采摘棉花所在位置或所在位置附近时，所述视觉图像采集装置13则开始采集待采摘棉花的棉花植株图像；

多自由度机械臂14，可进行多自由度运动，相比于单轴更加灵活；可选的，所述多自由度机械臂可采用多关节串联机械臂；

设于所述多自由度机械臂14末端的棉花采摘装置15，可对棉花进行采摘操作；

控制装置16，连接所述驱动装置11、地理信息获取装置12、视觉图像采集装置13、多自由度机械臂14以及棉花采摘装置15，用于控制各装置进行相应的操作；

其中，所述控制装置16包括：驱动控制模块161，用于根据所述当前位置信息以及所述棉花田地理信息控制所述驱动装置11驱动所述全自动采棉机器人进行相应的移动；机械臂运动控制模块162，用于根据所述棉花植株图像控制所述多自由度机械臂14移动至一目标位置，以供控制所述棉花采摘装置15在该目标位置进行棉花采摘。

需说明的是，应理解图1实施例中的所述控制装置16中各个模块的划分仅仅是一种逻辑功能的划分，实际实现时可以全部或部分集成到一个物理实体上，也可以物理上分开。且这些模块可以全部以软件通过处理元件调用的形式实现；也可以全部以硬件的形式实现；还可以部分模块通过处理元件调用软件的形式实现，部分模块通过硬件的形式实现；

例如各模块可以是被配置成实施以上方法的一个或多个集成电路，例如：一个或多个特定集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称ASIC)，或，一个或多个微处理器(digital signal processor，简称DSP)，或，一个或者多个现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，简称FPGA)等。再如，当以上某个模块通过处理元件调度程序代码的形式实现时，该处理元件可以是通用处理器，例如中央处理器(CentralProcessing Unit，简称CPU)或其它可以调用程序代码的处理器。再如，这些模块可以集成在一起，以片上系统(system-on-a-chip，简称SOC)的形式实现。

可选的，所述全自动采棉机器人采用适用于棉田户外行走的四轮驱动野外机器人；可实现在棉田任意行走。

可选的，所述地理信息获取装置包括：GPS模块，用于获取所述全自动采棉机器人的当前位置信息；地理信息获取模块，用于获取棉花田地理信息；需要说明的是，所述棉花田地理信息包括：棉花田位置信息和/或棉花田地图信息；其中，所述棉花田地理信息可从外部获取，或者是由全自动采棉机器人上GPS模块，在所述全自动采棉机器人预先在棉田移动采集地理数据，又或是利用采用的地理数据建图获得。

可选的，为了更好的保证全自动采棉机器人平稳行走，则令所述地理信息获取装置22还设置有棉田感应模块，用于感应待采摘棉花植株与棉花田田垄的位置信息，可在全自动采棉机器人在棉田行走过程中完成局部的位置纠正，以保证全自动采棉机器人的稳定行走。举例来说，棉田感应模块包括：图像采集装置以及深度相机，当全自动采棉机器人按路径行走过程中通过图像采集装置采集的二维图像识别田间信息，然后结合深度相机感知识别物体的位置，最后根据识别结果感知机器人的相对位置和规划行走路径，并实时纠正当前行走路径，以使行走更准确平稳，提升了安全性。

可选的，通过视觉图像采集装置13采集待采摘棉花的棉花植株图像，其中不仅包括：带采摘的棉花植株还包括周边障碍物；目的是感知棉花与棉秆的位置与姿态，以及障碍物信息；也就说，在知道了棉花与棉秆的位置与姿态，以及障碍物信息之后，我们可以规划机械臂的路径，进而使规划的路径使机械臂避免碰触障碍物、多余采摘或是残缺采摘的情况出现。

可选的，所述视觉图像采集装置13为深度相机，利用所述深度相机采集深度图像，进而实现感知棉花与棉秆的位置与姿态。

其中，深度相机又称之为3D相机，可通过该相机能检测出拍摄空间的景深距离，这也是与普通摄像头最大的区别。普通的彩色相机拍摄到的图片能看到相机视角内的所有物体并记录下来，但是其所记录的数据不包含这些物体距离相机的距离。仅仅能通过图像的语义分析来判断哪些物体离我们比较远，哪些比较近，但是并没有确切的数据。而深度相机则恰恰解决了该问题，通过深度相机获取到的数据，我们能准确知道图像中每个点离摄像头距离，这样加上该点在2D图像中的(x,y)坐标，就能获取图像中每个点的三维空间坐标。通过三维坐标就能还原真实场景。

举例来说，本发明的深度相机可使用结构光深度相机、TOF深度相机以及双目立体视觉视觉相机等深度相机。

可选的，所述棉花采摘装置15采用采用抓吸一体式机械手，通过抓吸结合的方式，完成棉花高效率的采摘。优选的，所述机械手包括：抓取装置以及吸取装置；例如，抓手以及吸盘。

可选的，所述控制装置还可以控制地理信息获取装置进行信息获取，控制视觉图像采集装置进行图像采集。

可选的，所述驱动控制模块161包括：运动路径规划单元，用于根据所述当前位置信息以及所述棉花田地理信息规划机器人运动路径；驱动控制单元，连接所述移动路径规划单元，用于根据所述机器人运动路径生成驱动控制信号，以控制所述驱动装置驱动所述机器人按所述机器人运动路径移动，可实现获取全局位置与路径规划并且控制述机器人自主移动。

可选的，所述机械臂运动控制模块162包括：

图像识别单元，用于基于棉花识别算法，用于根据所述棉花植株图像识别对应待采摘棉花的棉花植株环境信息；其中，所述棉花植株环境信息包括：棉花与障碍物位置信息以及棉花与棉秆的位置与姿态信息。其中，所述棉花识别算法是基于深度学习训练获得的。举例来说，所述棉花识别算法利用卷积神经网络深度学习获得。

机械臂路径规划单元，连接所述图像识别单元，用于根据所述棉花植株环境信息规划机械臂移动路径；具体的，根据棉花与障碍物的位置与姿态信息，规划机械臂的最优采摘路径。

机械臂控制单元，连接所述机械臂路径规划单元，用于根据所述机械臂移动路径生成机械臂控制信号，以控制所述多自由度机械臂按所述机械臂移动路径进行移动；当机械臂移动到位(目标位置)时，所述控制装置控制棉花采摘装置进行采摘，可实现采棉机器人自主采摘。

举例来说，当所述机器人移动至一带采摘棉花位置时，控制装置根据所述视觉图像采集装置采集的棉花植株图像识别该棉花植株的棉花植株环境信息，进而规划对应该棉花采摘的机械臂移动路径，并控制所述多自由度机械臂按该路径移动，当移动到目标位置时，所述控制装置控制棉花采摘装置进行采摘。

可选的，所述机器人还包括：采摘效果验证数据采集装置17，设于所述棉花采摘装置上且连接控制装置16，用于采集对应棉花采摘装置采摘棉花的效果验证数据，以供所述控制装置基于所述效果验证数据对待采摘棉花的采摘效果进行验证。

可选的，所述采摘效果验证数据采集装置。包括：声音传感器、压力传感器以及压力传感器中的一种或多种；其中，所述声音传感器，用于采集所述棉花采摘装置的声音，以供所述控制装置对采摘效果进行验证；所述压力传感器，用于检测所述棉花采摘装置的压力，以供所述控制装置对采摘效果进行验证；所述气流传感器，用于检测所述棉花采摘装置的气流，以供所述控制装置对采摘效果进行验证。

可选的，所述控制装置还包括：所述单株棉花采摘完成判断模块，用于基于由所述采摘效果验证数据采集装置采集的效果验证数据对待采摘棉花的采摘效果进行验证；若验证通过则判断该待采摘棉花采摘完成；若验证不通过则判断该待采摘棉花采摘未完成；所述后续采摘条件判断模块，用于当判断一待采摘棉花采摘完成时，则判断是否出现所对应所述全自动采棉机器人的棉花储量已满的情况、对应所述采棉机器人电量不足的情况以及对应采摘完毕的情况中的一种；若是则结束采摘；若否则继续进行采摘。

为了更好的描述所述全自动采棉机器人，提供具体实施例；

实施例1：一种全自动摘棉机器人；如图2所示，为本发明一种全自动采棉机器人的结构示意图。

该机器人包括：驱动装置、地理信息获取装置、适用于室外场景的深度相机、采用多关节串联的多自由度机械臂、设于所述多自由度机械臂末端的抓吸结合的棉花采摘装置、健康管理装置以及与各装置连接的控制装置；

地理信息获取装置包括GPS模块、地理信息获取模块和棉田感应模块；其中GPS模块可以完成棉田路径规划。棉田感应模块可以感知棉田棉秆与田垄的位置信息，完成局部的位置纠正，保证自主移动平台的稳定行走；健康管理装置采用压力传感器，可实时检测采摘装置的压力，判定采摘装置是否完成采摘以及采摘装置是否被棉籽等杂质堵塞。健康管理部分也可采用声音传感器，可实时检测采摘装置的声音，判定采摘装置是否完成采摘以及采摘装置是否被棉籽等杂质堵塞。控制装置包括：棉田路径规划模块，通过采集棉花田地理信息来规划机器人移动路线；机械臂路径规划模块，用于基于深度学习的棉花识别和采摘算法识别的图像棉花与障碍物位置信息，并规划最优采摘路径；

采用该全自动采棉机器人进行采棉的应用方法，如图2所示，所述方法包括：启动采摘；GPS模块和棉田感应模块获取所述全自动采棉机器人的当前位置信息以及棉花田地理信息；控制装置识别棉花田信息，规划移动路径，并控制机器人移动至新棉花植株；深度相机采集该棉花植株的棉花植株图像，控制装置根据棉花植株图像识别棉花植株环境信息，并规划机械臂移动路径；并控制机械臂按该机械臂移动路径移动，棉花采摘装置进行采摘；通过健康管理装置采集的数据对待采摘棉花的采摘效果进行验证；若验证通过则判断该待采摘棉花采摘完成；若验证不通过则判断该待采摘棉花采摘未完成；当判断一待采摘棉花采摘完成时，则判断是否出现所对应所述全自动采棉机器人的棉花储量已满的情况、对应所述采棉机器人电量不足的情况以及对应采摘完毕的情况中的一种；若是则结束采摘并返回原点；若否则继续进行采摘；当运动棉花或充电完毕后，判断是否采摘完毕，若是，采摘结束；若否则继续采摘。

与上述实施例原理相似的是，本发明提供一种全自动采棉机器人控制方法。

以下结合附图提供具体实施例：

如图3所示，为本发明一种全自动采棉机器人控制方法的流程示意图。

应用于上述所说的全自动采棉机器人，包括：驱动装置，用于驱动所述全自动采棉机器人进行移动；地理信息获取装置，用于获取所述全自动采棉机器人的当前位置信息以及棉花田地理信息；视觉图像采集装置，用于采集待采摘棉花的棉花植株图像；多自由度机械臂以及设于所述多自由度机械臂末端的棉花采摘装置；控制装置，连接所述驱动装置、地理信息获取装置、视觉图像采集装置、多自由度机械臂以及棉花采摘装置，用于控制各装置进行相应的操作；其中，所述控制装置包括：驱动控制模块，用于根据所述当前位置信息以及所述棉花田地理信息控制所述驱动装置驱动所述全自动采棉机器人进行相应的移动；机械臂运动控制模块，用于根据所述棉花植株图像控制所述多自由度机械臂移动至一目标位置，以供控制所述棉花采摘装置在该目标位置进行棉花采摘。

所述方法包括：

步骤S31：根据所述当前位置信息以及所述棉花田地理信息控制所述驱动装置驱动所述全自动采棉机器人进行相应的移动。

需要说明的是，所述移动可以为棉田外部移动到棉田，也可以从一个棉花所在地移动到另一棉花所在地。

可选的，步骤S13包括：根据所述当前位置信息以及所述棉花田地理信息规划机器人运动路径；根据所述机器人运动路径生成驱动控制信号，以控制所述驱动装置驱动所述机器人按所述机器人运动路径移动。

步骤S32：根据所述棉花植株图像控制所述多自由度机械臂移动至一目标位置，以供控制所述棉花采摘装置在该目标位置进行棉花采摘。

可选的，步骤S32包括：根据所述棉花植株图像识别对应待采摘棉花的棉花植株环境信息；其中，所述棉花植株环境信息包括：棉花与障碍物位置信息；根据所述棉花植株环境信息规划机械臂移动路径；根据所述机械臂移动路径生成机械臂控制信号，以控制所述多自由度机械臂按所述机械臂移动路径进行移动。

可选的，步骤S32包括：基于棉花识别算法，用于根据所述棉花植株图像识别对应待采摘棉花的棉花植株环境信息；其中，所述棉花植株环境信息包括：棉花与障碍物位置信息以及棉花与棉秆的位置与姿态信息。其中，所述棉花识别算法是基于深度学习训练获得的。根据所述棉花植株环境信息规划机械臂移动路径；具体的，根据棉花与障碍物的位置与姿态信息，规划机械臂的最优采摘路径。根据所述机械臂移动路径生成机械臂控制信号，以控制所述多自由度机械臂按所述机械臂移动路径进行移动；当机械臂移动到位时，所述控制装置控制棉花采摘装置进行采摘，可实现采棉机器人自主采摘。

可选的，还包括：基于采集的效果验证数据对待采摘棉花的采摘效果进行验证；若验证通过则判断该待采摘棉花采摘完成；若验证不通过则判断该待采摘棉花采摘未完成；当判断一待采摘棉花采摘完成时，则判断是否出现所对应所述全自动采棉机器人的棉花储量已满的情况、对应所述采棉机器人电量不足的情况以及对应采摘完毕的情况中的一种；若是则结束采摘；若否则继续进行采摘。

综上所述，本发明全自动采棉机器人及控制方法，通过根据地理信息获取装置采集的当前位置信息以及棉花田地理信息控制驱动装置驱动所述全自动采棉机器人进行相应的移动以及根据视觉图像采集装置采集的棉花植株图像控制所述多自由度机械臂移动至一目标位置，以供控制棉花采摘装置在该目标位置进行棉花采摘，以实现自主移动和采摘功能，具有轻便、结构简单、成本低廉、采收效率高以及采摘质量好的优势。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种全自动采棉机器人，其特征在于，包括：

驱动装置，用于驱动所述全自动采棉机器人进行移动；

地理信息获取装置，用于获取所述全自动采棉机器人的当前位置信息以及棉花田地理信息；

视觉图像采集装置，用于采集待采摘棉花的棉花植株图像；

多自由度机械臂以及设于所述多自由度机械臂末端的棉花采摘装置；

控制装置，连接所述驱动装置、地理信息获取装置、视觉图像采集装置、多自由度机械臂以及棉花采摘装置，用于控制各装置进行相应的操作；

其中，所述控制装置包括：

驱动控制模块，用于根据所述当前位置信息以及所述棉花田地理信息控制所述驱动装置驱动所述全自动采棉机器人进行相应的移动；

机械臂运动控制模块，用于根据所述棉花植株图像控制所述多自由度机械臂移动至一目标位置，以供控制所述棉花采摘装置在该目标位置进行棉花采摘。

2.根据权利要求2所述的全自动采棉机器人，其特征在于，所述驱动控制模块包括：

运动路径规划单元，用于根据所述当前位置信息以及所述棉花田地理信息规划机器人运动路径；

驱动控制单元，连接所述移动路径规划单元，用于根据所述机器人运动路径生成驱动控制信号，以控制所述驱动装置驱动所述机器人按所述机器人运动路径移动。

3.根据权利要求1或2所述的全自动采棉机器人，其特征在于，所述机械臂运动控制模块包括：

图像识别单元，用于基于棉花识别算法，用于根据所述棉花植株图像识别对应待采摘棉花的棉花植株环境信息；其中，所述棉花植株环境信息包括：棉花与障碍物位置信息；

机械臂路径规划单元，连接所述图像识别单元，用于根据所述棉花植株环境信息规划机械臂移动路径；

机械臂控制单元，连接所述机械臂路径规划单元，用于根据所述机械臂移动路径生成机械臂控制信号，以控制所述多自由度机械臂按所述机械臂移动路径进行移动。

4.根据权利要求1所述的全自动采棉机器人，其特征在于，所述地理信息获取装置包括：

GPS模块，用于获取所述全自动采棉机器人的当前位置信息；

地理信息获取模块，用于获取棉花田地理信息；

棉田感应模块，用于感应待采摘棉花植株与棉花田田垄的位置信息。

5.根据权利要求1所述的全自动采棉机器人，其特征在于，所述视觉图像采集装置为深度相机。

6.根据权利要求1所述的全自动采棉机器人，其特征在于，所述棉花采摘装置采用抓吸一体式机械手。

7.根据权利要求1所述的全自动采棉机器人，其特征在于，所述机器人还包括：

采摘效果验证数据采集装置，设于所述棉花采摘装置上且连接控制装置，用于采集对应棉花采摘装置采摘棉花的效果验证数据，以供所述控制装置基于所述效果验证数据对待采摘棉花的采摘效果进行验证。

8.根据权利要求7所述的全自动采棉机器人，其特征在于，所述采摘效果验证数据采集装置；包括：声音传感器、压力传感器以及压力传感器中的一种或多种；其中，

所述声音传感器，用于采集所述棉花采摘装置的声音，以供所述控制装置对采摘效果进行验证；

所述压力传感器，用于检测所述棉花采摘装置的压力，以供所述控制装置对采摘效果进行验证；

所述气流传感器，用于检测所述棉花采摘装置的气流，以供所述控制装置对采摘效果进行验证。

9.根据权利要求7所述的全自动采棉机器人，其特征在于，所述控制装置还包括：

所述单株棉花采摘完成判断模块，用于基于由所述采摘效果验证数据采集装置采集的效果验证数据对待采摘棉花的采摘效果进行验证；若验证通过则判断该待采摘棉花采摘完成；若验证不通过则判断该待采摘棉花采摘未完成；

所述后续采摘条件判断模块，用于当判断一待采摘棉花采摘完成时，则判断是否出现所对应所述全自动采棉机器人的棉花储量已满的情况、对应所述采棉机器人电量不足的情况以及对应采摘完毕的情况中的一种；若是则结束采摘；若否则继续进行采摘。

10.一种全自动采棉机器人控制方法，其特征在于，应用于如权利要求1至9中任一项所述的全自动采棉机器人，所述方法包括：

根据所述当前位置信息以及所述棉花田地理信息控制所述驱动装置驱动所述全自动采棉机器人进行相应的移动；

根据所述棉花植株图像控制所述多自由度机械臂移动至一目标位置，以供控制所述棉花采摘装置在该目标位置进行棉花采摘。

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