CN116276976A - 一种基于视觉识别的辣椒采摘机械手及其末端执行机构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了视觉识别应用领域的一种视觉识别的辣椒采摘机械手，包括底盘，底盘外侧设有转动连接的履带，履带外侧设有阵列分布的防滑齿，底盘内部设有接收北斗导航定位信息的控制器，底盘上方设有转动的多轴活动臂，活动臂上设有固定连接的末端执行机构，末端执行机构包括外部壳体，外部壳体上端设有根茎剪断组件，外部壳体内对称设有转动的软性夹爪。本发明中底盘能够适应多种地面环境运动；活动臂可多自由度运动，从而可以更好带动末端执行机构进行角度、高度调节；末端执行机构搭载有双目视觉识别装置，可以更好的对辣椒进行分拣，还设有根茎剪断组件和软性夹爪，根茎剪断组件对辣椒进行根茎剪断，软性夹爪进行保护型软接触辣椒采摘。
Description
技术领域
本发明属于视觉识别应用领域，具体涉及基于一种视觉识别的辣椒采摘机械手及其末端执行机构。
背景技术
辣椒在成熟后需要进行采摘，但是不同颜色的辣椒作用也不相同，一般绿色辣椒大多数用来食用，红色辣椒可以进行辣椒酱的制备或食用，因此在采摘时需要对辣椒进行颜色分类，常规的辣椒采摘操作中小面积种植场地大多数为人工采摘分拣，效率太低，在大面积种植场地中一般采用辣椒采摘设备进行采摘，但是基本上都是在采摘后再进行人工分拣或分拣设备进行分拣，整个采摘过程的工序较多，智能程度低。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种视觉识别的辣椒采摘机械手及其末端执行机构，以解决上述背景技术中提出的问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种视觉识别的辣椒采摘机械手，包括底盘，底盘外侧设有转动连接的履带，履带外侧设有阵列分布的防滑齿，底盘内部设有接收北斗导航定位信息的控制器，底盘上方设有转动的多轴活动臂，活动臂上设有固定连接的末端执行机构，末端执行机构包括外部壳体，外部壳体上端设有根茎剪断组件，外部壳体内对称设有转动的软性夹爪。
优选地，所述第一支架一侧设有固定连接的第三电机，第一支架另一侧设有固定连接的第四电机，第四电机转轴上设有固定连接的第二支架，第三电机转轴上设有固定连接的第三支架，第三支架一端设有转动连接的拉杆，第二支架上端设有转动的第四支架，拉杆与第四支架一端转动连接，第四支架另一端设有转动连接的第五支架，第四支架侧面设有固定连接的第五电机，第五电机转轴与第五支架固定连接，第五电机带动第五支架转动，第五支架下端设有固定连接的第六电机，第六电机转轴上设有固定连接的第六支架，第六支架下端设有固定连接的第七电机，第七电机转轴上设有固定连接的第七支架。
优选地，所述上壳体上端设有固定连接的双目视觉识别装置、摄像头、测距仪和电动滑台，电动滑台滑动端设有固定连接的滑动板，滑动板上设有对称分布的导向边和转动柱。
优选地，所述软性夹爪包括转动的第一转动架，第一转动架一端与外部壳体转动连接，第一转动架另一端设有转动连接的第二转动架，第二转动架侧面设有弧形软垫，第一转动架侧面设有转动的第一电缸，第一电缸伸缩端与第二转动架转动连接，第一电缸尾端与外部壳体转动连接，第一转动架一端内设有转动的第三转动架，第三转动架内设有转动连接的第四转动架，第四转动架另一端与外部壳体转动连接，第三转动架与第二转动架之间设有转动连接的第五转动架。
优选地，所述根茎剪断组件包括推动架，推动架一侧设有第二电缸，第二电缸伸缩端与推动架固定连接，推动架两端均设有固定连接的移动杆，移动杆沿着导向边进行移动，移动杆上设有转动连接的推动柱，移动杆一侧设有交叉的剪断杆，剪断杆上设有转动开孔，转动开孔与转动柱转动连接，剪断杆一端设有刀片，剪断杆另一端设有腰孔，推动柱在腰孔内滑动。
本发明的有益效果：
1、本发明中底盘能够适应多种地面环境运动，具有防滑齿，底盘可进行360°万向旋转，通过更改减震轮的高度可以更改底盘的高度；
2、本发明中活动臂可多自由度运动，从而可以更好带动末端执行机构进行角度、高度调节，适用范围广泛；
3、本发明中末端执行机构搭载有双目视觉识别装置，可以更好的对辣椒进行分拣，还设有根茎剪断组件和软性夹爪，根茎剪断组件能对辣椒进行根茎剪断，软性夹爪可以进行保护型软接触辣椒采摘。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明图1中A处结构放大示意图；
图3是本发明中活动臂的结构示意图；
图4是本发明中活动臂的部分结构示意图；
图5是本发明中末端执行机构的结构示意图；
图6是本发明中上壳体的结构示意图；
图7是本发明中根茎剪断组件的结构示意图；
图8是本发明中软性夹爪的结构示意图。
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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1至图8所示，一种视觉识别的辣椒采摘机械手，包括底盘1，底盘1外两侧均设有转动的减震轮11和驱动轮12，减震轮11和驱动轮12外侧设有转动连接的履带13，履带13外侧设有阵列分布的防滑齿131；
底盘1内两侧均设有固定连接的第一电机14，第一电机14转轴与驱动轮12中心处固定连接，第一电机14启动时带动驱动轮12转动，进而带动履带13、减震轮11同步转动，，从而能够适应多种地面环境进行运动，底盘1内部还设有的蓄电池15和控制器16，蓄电池15给辣椒采摘机械手进行供电，控制器16控制辣椒采摘机械手的各个结构的运行和接收北斗导航定位信息；
底盘1上方设有固定连接的第一收纳箱17、第二收纳箱18和转动的活动臂，第一收纳箱17放置红色辣椒，第二收纳箱18放置绿色辣椒。
进一步的，活动臂包括第一支架2，第一支架2下端设有固定连接的环形轴承21，环形轴承21固定端与底盘1固定连接，环形轴承21转动端与第一支架2固定连接，第一支架2内中心处设有固定连接的第二电机22，第二电机22转轴与底盘1固定连接，第二电机22启动带动第一支架2转动；
第一支架2一侧设有固定连接的第三电机23，第一支架2另一侧设有固定连接的第四电机24，第四电机24转轴上设有固定连接的第二支架25，第三电机23转轴上设有固定连接的第三支架26，第二支架25与第三支架26之间通过转轴进行转动连接，第三支架26一端设有转动连接的拉杆261，第二支架25上端设有转动的第四支架27，拉杆261与第四支架27一端转动连接，第四支架27另一端设有转动连接的第五支架28，第四支架27侧面设有固定连接的第五电机271，第五电机271转轴与第五支架28固定连接，第五电机271带动第五支架28转动，第五支架28下端设有固定连接的第六电机281，第六电机281转轴上设有固定连接的第六支架282，第六支架282下端设有固定连接的第七电机29，第七电机29转轴上设有固定连接的第七支架291。
进一步的，第七支架291上设有固定连接的末端执行机构，末端执行机构包括外部壳体3，外部壳体3分为下壳体31和上壳体32，外部壳体3内对称设有转动的软性夹爪5，上壳体32上方设有根茎剪断组件4；
上壳体32上端设有固定连接的双目视觉识别装置、摄像头37、测距仪38和电动滑台33，双目视觉识别装置包括第一相机35和第二相机36，电动滑台33滑动端设有固定连接的滑动板34，滑动板34上设有对称分布的导向边342和转动柱341。
进一步的，软性夹爪5包括转动的第一转动架51，第一转动架51一端与外部壳体3转动连接，第一转动架51另一端设有转动连接的第二转动架52，第二转动架52侧面设有弧形软垫521，第一转动架51侧面设有转动的第一电缸53，第一电缸53伸缩端与第二转动架52转动连接，第一电缸53尾端与外部壳体3转动连接，第一转动架51一端内设有转动的第三转动架54，第三转动架54内设有转动连接的第四转动架56，第四转动架56另一端与外部壳体3转动连接，第三转动架54与第二转动架52之间设有转动连接的第五转动架55，第一电缸53推动第二转动架52转动时，通过第五转动架55带动第一转动架51同步转动开合。
进一步的，根茎剪断组件4包括推动架41，推动架41一侧设有第二电缸42，第二电缸42伸缩端与推动架41固定连接，推动架41两端均设有固定连接的移动杆43，移动杆43沿着导向边342进行移动，移动杆43上设有转动连接的推动柱431，移动杆43一侧设有交叉的剪断杆44，剪断杆44上设有转动开孔442，转动开孔442与转动柱341转动连接，剪断杆44一端设有刀片441，剪断杆44另一端设有腰孔443，推动柱431在腰孔443内滑动。
底盘1利用北斗导航定位技术进行目标移动，双目视觉识别装置主要用于识别辣椒和其它茎叶的形状，并进行相应的处理之后能准确判断出辣椒的具体位置，分辨出成熟的辣椒为红色，未成熟的辣椒为绿色，识别出个体差异以后再进行根茎剪短式保护型采摘，前期只采摘绿色辣椒，作为食用，后期只采摘红色辣椒作为辣椒酱的原料等。
工作原理：
使用时，控制器16获取定位信息，第一电机14启动控制底盘1进行移动，到达指定位置后活动臂带动末端执行机构移动，双目视觉识别装置进行辣椒颜色区分，摄像头37、测距仪38进行辅助定位，第一电缸53推动第二转动架52转动，弧形软垫521夹住辣椒，第二电缸42推动剪断杆44转动，刀片441将辣椒根茎剪断，然后活动臂和末端执行机构移动将采摘的辣椒放置在第一收纳箱17或第二收纳箱18内，重复上述操作进行自动化采摘。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
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，除非另有明确的限定。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”可以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”、“示例”、“具体示例”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一定指的是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何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。
Claims (9)
1.一种视觉识别的辣椒采摘机械手，包括底盘(1)，其特征在于，底盘(1)外侧设有转动连接的履带(13)，履带(13)外侧设有阵列分布的防滑齿(131)，底盘(1)内部设有接收北斗导航定位信息的控制器(16)，底盘(1)上方设有转动的多轴活动臂，活动臂上设有固定连接的末端执行机构，末端执行机构包括外部壳体(3)，外部壳体(3)上端设有根茎剪断组件(4)，外部壳体(3)内对称设有转动的软性夹爪(5)。
2.根据权利要求1所述的一种视觉识别的辣椒采摘机械手，其特征在于，所述底盘(1)内部还设有的蓄电池(15)，蓄电池(15)给辣椒采摘机械手进行供电，控制器(16)还控制辣椒采摘机械手的各个结构的运行。
3.根据权利要求1所述的一种视觉识别的辣椒采摘机械手，其特征在于，所述底盘(1)上方设有固定连接的第一收纳箱(17)、第二收纳箱(18)。
4.根据权利要求1所述的一种视觉识别的辣椒采摘机械手，其特征在于，所述活动臂包括第一支架(2)，第一支架(2)下端设有固定连接的环形轴承(21)，环形轴承(21)安装在底盘(1)上，第一支架(2)内中心处设有固定连接的第二电机(22)，第二电机(22)转轴与底盘(1)固定连接。
5.根据权利要求4所述的一种视觉识别的辣椒采摘机械手，其特征在于，所述第一支架(2)一侧设有固定连接的第三电机(23)，第一支架(2)另一侧设有固定连接的第四电机(24)，第四电机(24)转轴上设有固定连接的第二支架(25)，第三电机(23)转轴上设有固定连接的第三支架(26)，第三支架(26)一端设有转动连接的拉杆(261)，第二支架(25)上端设有转动的第四支架(27)，拉杆(261)与第四支架(27)一端转动连接，第四支架(27)另一端设有转动连接的第五支架(28)，第四支架(27)侧面设有固定连接的第五电机(271)，第五电机(271)转轴与第五支架(28)固定连接，第五电机(271)带动第五支架(28)转动，第五支架(28)下端设有固定连接的第六电机(281)，第六电机(281)转轴上设有固定连接的第六支架(282)，第六支架(282)下端设有固定连接的第七电机(29)，第七电机(29)转轴上设有固定连接的第七支架(291)。
6.根据权利要求5所述的一种视觉识别的辣椒采摘机械手，其特征在于，所述末端执行机构固定在第七支架(291)上，外部壳体(3)分为下壳体(31)和上壳体(32)，根茎剪断组件(4)安装在上壳体(32)上方。
7.根据权利要求6所述的一种视觉识别的辣椒采摘机械手，其特征在于，所述上壳体(32)上端设有固定连接的双目视觉识别装置、摄像头(37)、测距仪(38)和电动滑台(33)，电动滑台(33)滑动端设有固定连接的滑动板(34)，滑动板(34)上设有对称分布的导向边(342)和转动柱(341)。
8.根据权利要求1所述的一种视觉识别的辣椒采摘机械手，其特征在于，所述软性夹爪(5)包括转动的第一转动架(51)，第一转动架(51)一端与外部壳体(3)转动连接，第一转动架(51)另一端设有转动连接的第二转动架(52)，第二转动架(52)侧面设有弧形软垫(521)，第一转动架(51)侧面设有转动的第一电缸(53)，第一电缸(53)伸缩端与第二转动架(52)转动连接，第一电缸(53)尾端与外部壳体(3)转动连接，第一转动架(51)一端内设有转动的第三转动架(54)，第三转动架(54)内设有转动连接的第四转动架(56)，第四转动架(56)另一端与外部壳体(3)转动连接，第三转动架(54)与第二转动架(52)之间设有转动连接的第五转动架(55)。
9.根据权利要求7所述的一种视觉识别的辣椒采摘机械手，其特征在于，所述根茎剪断组件(4)包括推动架(41)，推动架(41)一侧设有第二电缸(42)，第二电缸(42)伸缩端与推动架(41)固定连接，推动架(41)两端均设有固定连接的移动杆(43)，移动杆(43)沿着导向边(342)进行移动，移动杆(43)上设有转动连接的推动柱(431)，移动杆(43)一侧设有交叉的剪断杆(44)，剪断杆(44)上设有转动开孔(442)，转动开孔(442)与转动柱(341)转动连接，剪断杆(44)一端设有刀片(441)，剪断杆(44)另一端设有腰孔(443)，推动柱(431)在腰孔(443)内滑动。
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