CN210704475U - 一种果实收获机器人控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种果实收获机器人控制系统，包括行走底盘、安装在行走底盘上的机架、对称安装在机架上的采摘机构和控制系统，所述控制系统包括PC端、无线收发模块、主控模块和两个摄像头，所述PC端通过无线收发模块与主控模块连接，主控模块安装在顶板的底面上，主控模块与摄像头连接，两个摄像头沿行走底盘的前进方向安装在两组采摘机构的前方。本实用新型通过设置行走底盘、机架、采摘机构和控制系统，可通过主控模块获取果实的位置，从而控制采摘机构与多个仿真果实相对，以实现自动采摘，同时通过行走底盘带动机架移动，使安装在机架上的采摘机构对仿真果实进行摘取，提高了采摘效率，同时使机器人可自动完成摘取操作。

Description

一种果实收获机器人控制系统

技术领域

本实用新型涉及农业机器人竞赛技术领域，特别是涉及一种果实收获机器人控制系统。

背景技术

随着科技的发展，农业机械智能化程度不断提高，水果采摘过程中，使用机器人代替人工已经成为现代农业发展的趋势。果园生产季节性强，人工抓取采收果实的传统收获方式劳动强度大、生产效率低、劳动力密集，是制约果品市场竞争力提高的瓶颈因素。当前，果实收获自动化、机械化仍是果园生产机械化的薄弱环节，广大果农迫切需求先进的果实采摘机械。而“中国农业机器人大赛”的目的是鼓励在果实收获机器人方面的创新，以实现高效、智能、自主收获为目标，关键点在于果实识别以及机构设计等。“中国农业机器人大赛”所用的仿真果实是通过安装有磁铁的图钉与仿真果实磁吸，以模仿果实掉落。

现有的果实收获机器人大多通过单臂带动收割刀对果实进行收取，收取时的效率低，尤其是较矮的果树，另外现有的机器人在使用时需要人工调整收割刀的高度，导致机器人的收获效率较低。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种自动化程度高的果实收获机器人控制系统。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

一种果实收获机器人控制系统，包括行走底盘、安装在行走底盘上的机架、对称安装在机架上的采摘机构和控制系统，所述机架包括顶板和对称安装在顶板底面两侧的支撑框，支撑框上安装有升降装置，所述升降装置包括丝杆、与丝杆螺纹配合的螺母座和带动丝杆转动且带有控制器的丝杠电机，所述螺母座固定在支撑框上，螺母座上设有竖直且可转动的丝杆，丝杆底端连接有丝杠电机，且丝杠电机安装在行走底盘上，所述行走底盘包括两个对称设置的行进车，且两个行进车之间留有间隙，所述丝杠电机固定在对应的行进车顶部，行进车上还设有与支撑框滑动连接的支撑架和储料框，所述储料框上方的机架上悬挂安装有两组与行进车相配合采摘机构，所述采摘机构包括舵机A、支撑臂、舵机B和收割刀，舵机A和舵机B均带有控制器，所述舵机A悬挂安装在顶部的底面上，舵机A的输出轴与支撑臂的一端连接，支撑臂上连接有多个舵机B，每个舵机B上均连接有收割刀，所述控制系统包括PC端、无线收发模块、主控模块和两个摄像头，所述PC端通过无线收发模块与主控模块连接，主控模块安装在顶板的底面上，主控模块分别与摄像头、丝杠电机、舵机A和舵机B连接，两个摄像头沿行走底盘的前进方向安装在两组采摘机构前方的行进车上。

所述行进车包括支撑板、行进轮、驱动电机和万向轮，所述支撑板底面上沿前进方向依次安装有行进轮和万向轮，所述行进轮一侧的支撑板底面设有驱动行进轮转动且具有控制器的驱动电机，所述驱动电机与主控模块连接。

两个行进车相对的侧壁底部设有灰度传感器，灰度传感器与主控模块连接。

所述行进车上设有检测果树的光电传感器，光电传感器与主控模块连接。

所述支撑架包括两个竖直设置的限位柱和连接两根限位柱的侧板，所述限位柱上加工有与支撑框配合的滑槽。

所述主控模块内设有机器视觉模块。

所述收割刀呈板状，且收割刀靠近果实的端面上加工有刷毛。

本实用新型具有如下效果：

(1)通过设置行走底盘、机架、采摘机构和控制系统，可通过主控模块获取果实的位置，从而控制采摘机构与多个仿真果实相对，以实现自动采摘，同时通过行走底盘带动机架移动，使安装在机架上的采摘机构对仿真果实进行摘取，提高了采摘效率，同时使机器人可自动完成摘取操作；

(2)通过设置两个对称的采摘机构，使机器人可同时对仿真果树两侧的仿真果树进行采摘，提高了采摘的效率；

(3)通过设置升降装置，增加了机器人的工作范围，使机器人可适应多种高度的果实收割；

(4)通过设置两个行进车构成行走底盘，并设置两个驱动电机分别带动对应的行进车移动，使机器人可方便地进行直行和转向操作，从而使机器人更灵活；

(5)通过在主控模块内设置机器视觉模块，使采摘机构可根据摄像头拍摄的位置进行采摘，提高了采摘的准确性；

(6)通过设置刷毛，可缓解机器人快速移动时产生的力对果实产生的冲撞，从而可避免果实损坏。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型的另一结构示意图。

图3为本实用新型行走底盘的结构示意图。

图4为本实用新型采摘机构和升降机构的结构示意图。

图5为本实用新型控制系统的结构框图。

附图标记：1、行走底盘；11、行进车；12、支撑板；13、行进轮；14、驱动电机；15、万向轮；16、限位柱；17、侧板；18、滑槽；19、灰度传感器；10、光电传感器；2、机架；21、顶板；22、支撑框；3、升降装置；31、丝杆；32、螺母座；33、丝杠电机；4、采摘机构；41、舵机A；42、支撑臂；43、舵机B；44、收割刀；5、储料框；6、控制系统；61、PC端；62、无线收发模块；63、主控模块；64、摄像头；65、机器视觉模块。

具体实施方式

实施例

如图1～图5所示，本实施例提供的果实收获机器人控制系统6包括行走底盘1、安装在行走底盘1上的机架2、对称安装在机架2上的采摘机构4和控制系统6，所述机架2包括顶板21和对称安装在顶板21底面两侧的支撑框22，支撑框22上安装有升降装置3，所述升降装置3包括丝杆31、与丝杆31螺纹配合的螺母座32和带动丝杆31转动且带有控制器的丝杠电机33，所述螺母座32固定在支撑框22上，螺母座32上设有竖直且可转动的丝杆31，丝杆31底端连接有丝杠电机33，且丝杠电机33安装在行走底盘1上，所述行走底盘1包括两个对称设置的行进车11，且两个行进车11之间留有间隙，两个行进车11相对的侧壁底部设有灰度传感器19，所述行进车11包括支撑板12、行进轮13、驱动电机14和万向轮15，所述支撑板12底面上沿前进方向依次安装有行进轮13和万向轮15，所述行进轮13一侧的支撑板12底面设有驱动行进轮13转动且具有控制器的驱动电机14，所述驱动电机14与主控模块63连接，所述行进车11上设有检测果树的光电传感器10。所述丝杠电机33固定在对应的行进车11顶部，行进车11上还设有与支撑框22滑动连接的支撑架和储料框5，所述支撑架包括两个竖直设置的限位柱16和连接两根限位柱16的侧板17，所述限位柱16上加工有与支撑框22配合的滑槽18，所述储料框5上方的机架2上悬挂安装有两组与行进车11相配合采摘机构4，所述采摘机构4包括舵机A41、支撑臂42、舵机B43和收割刀44，舵机A41和舵机B43均带有控制器，所述舵机A41悬挂安装在顶部的底面上，舵机A41的输出轴与支撑臂42的一端连接，支撑臂42上连接有多个舵机B43，每个舵机B43上均连接有收割刀44，所述收割刀44呈板状，且收割刀44靠近果实的端面上加工有刷毛，所述控制系统6包括PC端61、无线收发模块62、主控模块63和两个摄像头64，所述PC端61通过无线收发模块62与主控模块63连接，主控模块63安装在顶板21的底面上，所述主控模块63为嵌入式控制器，主控模块63采用本领域现有的接线方法分别与摄像头64、驱动电机14、丝杠电机33、舵机A41、舵机B43、灰度传感器19和光电传感器10连接，所述主控模块63内设有用于处理摄像头64拍摄数据的机器视觉模块，机器视觉模块采用现有的openmv视觉模块，两个摄像头64沿行走底盘1的前进方向安装在两组采摘机构4前方的行进车11上，具体安装在侧板17上，为采摘机构4上的收割刀44提供仿真果实的位置参数。

本实用新型的使用方法是：

工作人员在PC端61通过无线收发模块62对主控模块63发射开始收获的指令，主控模块63控制驱动电机14工作，使行进车11控制行走底盘1移动到引导线上，然后灰度传感器19检测引导线的位置，主控模块63根据灰度传感器19反馈的数据控制驱动电机14工作，使机器人沿引导线行驶，当行进车11上的光电开关检测到仿真果树后，主控模块63控制机器人暂停，然后摄像头64拍摄果树上果实的位置，主控制器根据摄像头64拍摄的图像通过机器视觉模块处理后控制丝杠电机33升高机架2，然后控制舵机A41和舵机B43转动，使舵机B43上的多个收割刀44与多个仿真果树对齐，最后主控模块63驱动行走底盘1上的两个驱动电机14同时转动，使行走底盘1沿引导线穿过仿真果树，通过收割刀44将仿真果树上对应的仿真果实拍入储料框5内，果实收完后，主控模块63控制驱动电机14反向转动，以实现机器人的转弯，将机器人移动到卸料区域，由工作人员卸下储料框5内的仿真果实。

以上所述仅是本实用新型优选的实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何基于本实用新型所提供的技术方案和发明构思进行的改造和替换都应涵盖在本实用新型的保护范围内。

Claims (7)

1.一种果实收获机器人控制系统，其特征在于：包括行走底盘、安装在行走底盘上的机架、对称安装在机架上的采摘机构和控制系统，所述机架包括顶板和对称安装在顶板底面两侧的支撑框，支撑框上安装有升降装置，所述升降装置包括丝杆、与丝杆螺纹配合的螺母座和带动丝杆转动且带有控制器的丝杠电机，所述螺母座固定在支撑框上，螺母座上设有竖直且可转动的丝杆，丝杆底端连接有丝杠电机，且丝杠电机安装在行走底盘上，所述行走底盘包括两个对称设置的行进车，且两个行进车之间留有间隙，所述丝杠电机固定在对应的行进车顶部，行进车上还设有与支撑框滑动连接的支撑架和储料框，所述储料框上方的机架上悬挂安装有两组与行进车相配合采摘机构，所述采摘机构包括舵机A、支撑臂、舵机B和收割刀，舵机A和舵机B均带有控制器，所述舵机A悬挂安装在顶部的底面上，舵机A的输出轴与支撑臂的一端连接，支撑臂上连接有多个舵机B，每个舵机B上均连接有收割刀，所述控制系统包括PC端、无线收发模块、主控模块和两个摄像头，所述PC端通过无线收发模块与主控模块连接，主控模块安装在顶板的底面上，主控模块分别与摄像头、丝杠电机、舵机A和舵机B连接，两个摄像头沿行走底盘的前进方向安装在两组采摘机构前方的行进车侧壁上。

2.根据权利要求1所述的果实收获机器人控制系统，其特征在于：所述行进车包括支撑板、行进轮、驱动电机和万向轮，所述支撑板底面上沿前进方向依次安装有行进轮和万向轮，所述行进轮一侧的支撑板底面设有驱动行进轮转动且具有控制器的驱动电机，所述驱动电机与主控模块连接。

3.根据权利要求1所述的果实收获机器人控制系统，其特征在于：两个行进车相对的侧壁底部设有灰度传感器，灰度传感器与主控模块连接。

4.根据权利要求1所述的果实收获机器人控制系统，其特征在于：所述行进车上设有检测果树的光电传感器，光电传感器与主控模块连接。

5.根据权利要求1所述的果实收获机器人控制系统，其特征在于：所述支撑架包括两个竖直设置的限位柱和连接两根限位柱的侧板，所述限位柱上加工有与支撑框配合的滑槽。

6.根据权利要求1所述的果实收获机器人控制系统，其特征在于：所述主控模块内设有机器视觉模块。

7.根据权利要求1所述的果实收获机器人控制系统，其特征在于：所述收割刀呈板状，且收割刀靠近果实的端面上加工有刷毛。

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