CN209861626U - 一种基于蜂群仿生的果实采摘系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于蜂群仿生的果实采摘系统，包括通过蜂群仿生设计的工作蜂群、远程监控计算机、后台服务器、智能移动监控终端以及无线通信装置；其中，所述远程监控计算机与无线通信装置连接，并通过该无线通信装置分别与工作蜂群和智能移动监控终端无线连接；后台服务器与所述远程监控计算机连接，用于保存远程监控计算机发送过来的数据及对数据进行处理。本实用新型具有能降低果实采集难度、避免因过早或过晚采摘而影响口感、机械化程度高、采集效率高等优点。

Description

一种基于蜂群仿生的果实采摘系统

技术领域

本实用新型涉及无人机的技术领域，尤其涉及到一种基于蜂群仿生的果实采摘系统。

背景技术

由于水果成熟的时间较为集中，因此需临时安排大量的人力来进行抢收，水果成熟时间有细微差异，但往往为了节省成本集中采摘又容易出现因过早或过晚采摘而影响口感。对于采摘高大树木上的水果更是困难重重，常常需要借助笨重的工具来辅助开展工作。长时间的高空作业还会对采摘人员带来很大的安全威胁。传统的果实采摘机器一般只针对特定对象实现机械化采摘，当对象发生改变后往往无能为力。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种降低果实采集难度、避免因过早或过晚采摘而影响口感、机械化程度高、采集效率高的基于蜂群仿生的果实采摘系统。

为实现上述目的，本实用新型所提供的技术方案为：

一种基于蜂群仿生的果实采摘系统，包括通过蜂群仿生设计的工作蜂群、远程监控计算机、后台服务器、智能移动监控终端以及无线通信装置；其中，所述远程监控计算机与无线通信装置连接，并通过该无线通信装置分别与工作蜂群和智能移动监控终端无线连接；后台服务器与所述远程监控计算机连接，用于保存远程监控计算机发送过来的数据及对数据进行处理。

进一步地，所述工作蜂群包括查探果实是否成熟的侦查蜂、实现果实采集的采集蜂以及搬运已经采集的果实的运输蜂；

所述侦查蜂包括第三动力装置、第三飞控箱、双目视觉摄像机、第三通信组件；其中，第三动力装置安装在第三飞控箱下方，而双目视觉摄像机、第三通信组件均安装在第三飞控箱顶部；双目视觉摄像机和第三飞控箱在第三通信组件和无线通信装置的配合下与远程监控计算机进行远程通信；

所述采集蜂包括第一动力装置、第一飞控箱、采摘机械手、伸缩臂、视觉传感器、第一通信组件；其中，第一动力装置安装在第一飞控箱下方，而伸缩臂搭载在该第一飞控箱上方，采摘机械手安装在所述伸缩臂往外延伸的一端；视觉传感器和第一通信组件均设置在所述伸缩臂上；视觉传感器和第一飞控箱均与第一通信组件连接，二者在第一通信组件和无线通信装置的配合下与远程监控计算机进行远程通信；

所述运输蜂包括第二动力装置、第二飞控箱、采集盒、卸载导引桥、第二通信组件；其中，第二动力装置安装在第二飞控箱下方，而采集盒固设在飞控箱上方，卸载导引桥安装在采集盒的一侧并与飞控箱固定；第二通信组件安装在第二飞控箱的一侧；第二飞控箱在第二通信组件和无线通信装置的配合下与远程监控计算机进行远程通信。

进一步地，所述智能移动监控终端为智能手机或平板电脑。

进一步地，所述第一动力装置、第二动力装置、第三动力装置均由无刷电机和螺旋桨组成，通过无刷电机带动螺旋桨转动，从而提供飞行的动力。

与现有技术相比，本方案原理和优点如下：

1.远程控制侦查蜂探查果实的成熟程度和挂果情况，使种植户能详细地了解果实的成熟程度和挂果情况。

2.远程控制采集蜂采集已经成熟的果实，大大降低果实采集难度，使种植户的安全得到保障。

3.远程控制运输蜂运输已经采集的果实，大大降低劳动力。

4.三种工作仿生蜂相互配合，机械化程度高，大大提高采集效率。

5.采用蜂群方式工作，可根据实际应用场景灵活增减蜂群数量和类型来适应不同采摘任务的工作需要。

附图说明

图1为本实用新型一种基于蜂群仿生的果实采摘系统的示意图；

图2为本实用新型一种基于蜂群仿生的果实采摘系统中侦查蜂的结构示意图；

图3为本实用新型一种基于蜂群仿生的果实采摘系统中采集蜂的结构示意图；

图4为本实用新型一种基于蜂群仿生的果实采摘系统中运输蜂的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型作进一步说明：

参见附图1所示，本实施例所述的一种基于蜂群仿生的果实采摘系统，包括通过蜂群仿生设计的工作蜂群1、远程监控计算机2、后台服务器3、智能移动监控终端4以及无线通信装置5；其中，远程监控计算机2与无线通信装置5连接，并通过该无线通信装置5分别与工作蜂群1和智能移动监控终端4无线连接；后台服务器3与所述远程监控计算机2连接，用于保存远程监控计算机2发送过来的数据及对数据进行处理。

工作蜂群1包括侦查蜂11、采集蜂12以及运输蜂13；

如图4所示，侦查蜂11包括第三动力装置111、第三飞控箱112、双目视觉摄像机113、第三通信组件114；其中，第三动力装置111安装在第三飞控箱112下方，而双目视觉摄像机113、第三通信组件114均安装在第三飞控箱112顶部；双目视觉摄像机113和第三飞控箱112在第三通信组件114和无线通信装置5的配合下与远程监控计算机2进行远程通信；

如图2所示，采集蜂12包括第一动力装置121、第一飞控箱122、采摘机械手123、伸缩臂124、视觉传感器125、第一通信组件126；其中，第一动力装置121安装在第一飞控箱122下方，而伸缩臂124搭载在该第一飞控箱122上方，采摘机械手123安装在所述伸缩臂124往外延伸的一端；视觉传感器125和第一通信组件126均设置在所述伸缩臂124上；视觉传感器125和第一飞控箱122均与第一通信组件126连接，二者在第一通信组件126和无线通信装置5的配合下与远程监控计算机2进行远程通信；

如图3所示，运输蜂13包括第二动力装置131、第二飞控箱132、采集盒133、卸载导引桥134、第二通信组件135；其中，第二动力装置131安装在第二飞控箱132下方，而采集盒133固设在飞控箱132上方，卸载导引桥134安装在采集盒133的一侧并与飞控箱132固定；第二通信组件135安装在第二飞控箱132的一侧；第二飞控箱132在第二通信组件135和无线通信装置5的配合下与远程监控计算机2进行远程通信。

采集蜂12中的第一动力装置121、运输蜂13第二动力装置131、侦查蜂11中的第三动力装置111均由无刷电机和螺旋桨组成，通过无刷电机带动螺旋桨转动，从而提供飞行的动力。

智能移动监控终端4为智能手机。

具体的工作原理如下：

S1：在远程监控计算机2中设置采集参数，如果实类型(果实成熟外形、颜色)、果实等级分类参数(形状、重量、成熟度等)、采摘区域或果树等。

S2：远程监控计算机2通过无线通信装置5和侦查蜂11的第三通信组件114指派侦查蜂11螺旋线扫描果树果实生长情况，通过螺旋线扫描利用三维重建技术重建果树虚拟三维模型粗略估计挂果情况。

S3：采摘计算：根据侦查蜂11扫描图片识别果实，利用计算机双目视觉技术重建三维果树，训练果实深度学习分类器用于识别满足采摘条件的果实记录果实分布位置信息；判断果实数量、果实成熟情况等，统计果树挂果情况，分析果实分布情况；依据识别的果实形状、大小、颜色等结合果实分布综合推测采集工作量，采用最短路径优先算法生成最优的采摘方案，包括蜂群规模、采摘路径等，规划的最优采集蜂采摘方案(包括计划安排的工作蜂群1的类型、数量、采摘小队编组；各类工作蜂群协同工作方案；各类工作蜂群工作区域划分、无干涉工作路径规划等).

S4：远程监控计算机2依据步骤S3得出的各类方案通过无线通信装置5和采集蜂12的第一通信组件126指派采集蜂12进行果实采集；果实采集时，采集蜂12的伸缩臂124往果实所在方向伸出，由采集机械手123进行果实采集；

S5：采集果实后，远程监控计算机2远程控制采集蜂12和运输蜂13对接，将采集蜂12采集到的果实放至运输蜂13的采集盒133中后，采集蜂12继续采集下一个果实，而拿到果实的运输蜂13将果实运输至果实摆放区。

S6：果实采集运输过程中，远程监控计算机2不断将果实的采集数据传输给后台服务器3，由后台服务器3对数据进行统计和保存，并将统计后的数据发给智能手机，使种植户对此次果实采集的情况有一个详细的了解。

本实施例首先通过远程控制侦查蜂探查果实的成熟程度和挂果情况，使种植户能详细地了解果实的成熟程度和挂果情况；然后，远程控制采集蜂采集已经成熟的果实，大大降低果实采集难度，使种植户的安全得到保障；再者，远程控制运输蜂运输已经采集的果实，大大降低劳动力；此三种工作仿生蜂相互配合，机械化程度高，大大提高采集效率。另外，采用蜂群方式工作，可根据实际应用场景灵活增减蜂群数量和类型来适应不同采摘任务的工作需要。

以上所述之实施例子只为本实用新型之较佳实施例，并非以此限制本实用新型的实施范围，故凡依本实用新型之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本实用新型的保护范围内。

Claims (4)

1.一种基于蜂群仿生的果实采摘系统，其特征在于,包括通过蜂群仿生设计的工作蜂群(1)、远程监控计算机(2)、后台服务器(3)、智能移动监控终端(4)以及无线通信装置(5)；其中，所述远程监控计算机(2)与无线通信装置(5)连接，并通过该无线通信装置(5)分别与工作蜂群(1)和智能移动监控终端(4)无线连接；后台服务器(3)与所述远程监控计算机(2)连接，用于保存远程监控计算机(2)发送过来的数据及对数据进行处理。

2.根据权利要求1所述的一种基于蜂群仿生的果实采摘系统，其特征在于,所述工作蜂群(1)包括侦查蜂(11)、采集蜂(12)以及运输蜂(13)；

所述侦查蜂(11)包括第三动力装置(111)、第三飞控箱(112)、双目视觉摄像机(113)、第三通信组件(114)；其中，第三动力装置(111)安装在第三飞控箱(112)下方，而双目视觉摄像机(113)、第三通信组件(114)均安装在第三飞控箱(112)顶部；双目视觉摄像机(113)和第三飞控箱(112)在第三通信组件(114)和无线通信装置(5)的配合下与远程监控计算机(2)进行远程通信；

所述采集蜂(12)包括第一动力装置(121)、第一飞控箱(122)、采摘机械手(123)、伸缩臂(124)、视觉传感器(125)、第一通信组件(126)；其中，第一动力装置(121)安装在第一飞控箱(122)下方，而伸缩臂(124)搭载在该第一飞控箱(122)上方，采摘机械手(123)安装在所述伸缩臂(124)往外延伸的一端；视觉传感器(125)和第一通信组件(126)均设置在所述伸缩臂(124)上；视觉传感器(125)和第一飞控箱(122)均与第一通信组件(126)连接，二者在第一通信组件(126)和无线通信装置(5)的配合下与远程监控计算机(2)进行远程通信；

所述运输蜂(13)包括第二动力装置(131)、第二飞控箱(132)、采集盒(133)、卸载导引桥(134)、第二通信组件(135)；其中，第二动力装置(131)安装在第二飞控箱(132)下方，而采集盒(133)固设在飞控箱(132)上方，卸载导引桥(134)安装在采集盒(133)的一侧并与飞控箱(132)固定；第二通信组件(135)安装在第二飞控箱(132)的一侧；第二飞控箱(132)在第二通信组件(135)和无线通信装置(5)的配合下与远程监控计算机(2)进行远程通信。

3.根据权利要求1所述的一种基于蜂群仿生的果实采摘系统，其特征在于,所述智能移动监控终端(4)为智能手机或平板电脑。

4.根据权利要求2所述的一种基于蜂群仿生的果实采摘系统，其特征在于,所述第一动力装置(121)、第二动力装置(131)、第三动力装置(111)均由无刷电机和螺旋桨组成，通过无刷电机带动螺旋桨转动，从而提供飞行的动力。