果蔬采摘機器人機械臂及機器人的制作方法
【技術(shù)領域】
[0001]本實用新型涉及機器人領域，尤其涉及一種果蔬采摘機器人機械臂及機器人。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，人工采摘果蔬的過程中需要對果蔬的成熟度進行判斷并逐個采收，采摘工作耗時、費力。而且，隨著近年來農(nóng)業(yè)勞動力的流失，人力成本逐步上升，采摘成本已經(jīng)成為果蔬生產(chǎn)支出的主要部分。因此，開發(fā)具備自動采收功能的機器人，可以實現(xiàn)減輕農(nóng)民勞動強度、緩減農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本上漲等目的，將其應用于實際生產(chǎn)中，對于維持果蔬生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。
[0003]目前，通過采摘機器人的視覺單元對成熟的果蔬進行目標識別定位，并由采摘機器人的執(zhí)行部件對目標進行采收。該過程中，執(zhí)行部件根據(jù)視覺單元的靜態(tài)識別定位結(jié)果，一次性接近目標進行采收。
[0004]然而，目標果蔬在執(zhí)行部件接近其的過程中，可能會收到執(zhí)行部件的碰撞而偏離初始位置，使得采摘機器人無法精確獲得目標果蔬的空間位置信息而采摘失敗。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型提供一種果蔬采摘機器人機械臂及機器人，以達到提高自動采摘的精度的目的，從而使得自動采摘技術(shù)能夠廣泛的應用于果蔬生產(chǎn)。
[0006]第一個方面，本實用新型提供一種果蔬采摘機器人機械臂，包括:采摘手抓(1)、氣缸(2)、視覺單元(3)、測距單元(4)及機械臂(5)，所述機械臂(5)包括機械臂底座(51)和機械臂小臂(52)，其中，
[0007]所述采摘手抓(I)安裝在所述機械臂小臂(52)的一端，所述氣缸(2)與所述測距單元(4)安裝在所述機械臂小臂(52)的上方，且所述氣缸(2)位于所述機械臂小臂(52)與所述測距單元(4)之間，所述視覺單元(3)固定在所述氣缸(2)上且可隨著所述氣缸(2)的活塞的伸縮而上下移動，所述視覺單元(3)與所述測距單元(4)同軸且朝向安裝所述采摘手抓(I)的一端。
[0008]在第一個方面的第一種可能的實現(xiàn)方式中，所述視覺單元(3)具體為攝像機。
[0009]結(jié)合第一個方面或第一個方面的第一種可能的實現(xiàn)方式，在第一個方面的第二種可能的實現(xiàn)方式中，所述測距單元(4)具體為傳感器。
[0010]第二個方面，本實用新型提供一種機器人，包括如上第一個方面、第一個方面的第一種或第二種方式實現(xiàn)的果蔬采摘機器人機械臂。
[0011]本實用新型提供一種果蔬采摘機器人機械臂及機器人，通過將視覺單元與測距單元安裝在果蔬采摘機器人機械臂執(zhí)行部件中的機械臂小臂上，使得視覺單元和測距單元可以隨著執(zhí)行部件的移動而實時獲取目標果蔬的圖像信息并進行動態(tài)調(diào)節(jié)，從而提高自動采摘的精度，使得自動采摘技術(shù)能夠廣泛的應用于果蔬生產(chǎn)。
【附圖說明】
[0012]圖1為本實用新型提供的果蔬采摘機器人機械臂的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖2為本實用新型圖像定位過程示意圖；
[0014]圖3為本實用新型提供的果蔬采摘機器人機械臂的測距狀態(tài)示意圖。
【具體實施方式】
[0015]圖1為本實用新型提供的果蔬采摘機器人機械臂的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，本實用新型提供的果蔬采摘機器人機械臂100包括:采摘手抓1、氣缸2、視覺單元3、測距單元4及機械臂5，所述機械臂5包括機械臂底座51和機械臂小臂52，其中，所述采摘手抓I安裝在所述機械臂小臂52的一端，所述氣缸2與所述測距單元4安裝在所述機械臂小臂52的上方，且所述氣缸2位于所述機械臂小臂52與所述測距單元4之間，所述視覺單元3固定在所述氣缸2上且可隨著所述氣缸2的活塞的伸縮而上下移動，所述視覺單元3與所述測距單元4同軸且朝向安裝所述采摘手抓I的一端。
[0016]如圖1所示，本實用新型提供的果蔬采摘機器人機械臂中，采摘手爪I和機械臂5相當于執(zhí)行部件，機械臂5用于固定在機器人上或獨立工作，機械臂小臂52相對于機械臂底座52的角度可調(diào)整，采摘手爪I用于對果實進行剪切和分離，視覺單元3和測距單元4同軸安裝于機械臂小臂52的上方，且視覺單元3在前，測距單元4在后，視覺單元安裝在氣缸2的活塞末端，氣缸2與機械臂小臂52固定，隨著氣缸活塞的伸縮，視覺單元3上下移動。本實用新型實施例中，視覺單元3例如可以為攝像機，如可見光或其他高光譜攝像機，測距單元4例如可以為傳感器，如激光測距傳感器、超聲傳感器、結(jié)構(gòu)光傳感器、紅外傳感器或其他具有空間測量功能的傳感器。需要說明的是，上述的采摘手爪I和機械臂5并不限于圖1所示的機械臂，在其他可行的實現(xiàn)方式中，也可以以其他方式實現(xiàn)。
[0017]本實用新型提供的果蔬采摘機器人機械臂，通過將視覺單元與測距單元安裝在果蔬采摘機器人機械臂執(zhí)行部件中的機械臂小臂上，使得視覺單元和測距單元可以隨著執(zhí)行部件的移動而實時獲取目標果蔬的圖像信息并進行動態(tài)調(diào)節(jié)，從而提高自動采摘的精度，使得自動采摘技術(shù)能夠廣泛的應用于果蔬生產(chǎn)。另外，視覺單元可隨著機械臂的轉(zhuǎn)動從不同視覺對多個目標進行定位，可以更加充分獲取目標果蔬的過視角信息。
[0018]下面，結(jié)合圖1、圖2及圖3對本實用新型提供果蔬采摘機器人機械臂的工作原理做詳細說明，其中，圖2為本實用新型圖像定位過程示意圖，圖3為本實用新型提供的果蔬采摘機器人機械臂的測距狀態(tài)示意圖。
[0019]請參照圖1，當目標果蔬進入視覺單元3的視場后，氣缸2處于伸出狀態(tài)，視覺單元3通過圖像處理算法，獲取圖像中目標果蔬中心與圖像中心的偏移量，機械臂根據(jù)偏移量調(diào)整機械臂底座51和機械臂小臂52的旋轉(zhuǎn)角度，并實時進行圖像采集處理，使得目標果蔬在圖像中逐步接近圖像中心點位置，直至目標果蔬的中心與圖像中心點重合，其中，圖像中心點為視覺單元3采集到的圖像的中心。具體請參照圖2，如圖2所示，陰影部分為目標果蔬進入視場后視覺單元3所采集到的圖像，虛線所示果蔬為目標果蔬最初始的位置，實線果蔬為目標果蔬的最終位置。當目標果蔬的中心與圖像中心點的位置重合時時，視覺單元3的光軸、測距單元4的射線以及目標果蔬處于同一直線。然后，控制氣缸2縮回，如圖3所示，觸發(fā)測距單元4進行測量以獲取目標果蔬與測距單元4的直線距離，從而獲得目標果蔬的空間信息，接著，機械臂操作采摘手爪I接近并采摘目標果實。
[0020]另外，在上述果蔬采摘機器人機械臂的基礎上，本實用新型還提供一種機器人，其包括如上所的果蔬采摘機器人機械臂，具體實現(xiàn)過程此處不再贅述。
[0021]最后應說明的是:以上各實施例僅用以說明本實用新型的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本實用新型進行了詳細的說明，本領域的普通技術(shù)人員應當理解:其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術(shù)特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本實用新型各實施例技術(shù)方案的范圍。
【主權(quán)項】
1.一種果蔬采摘機器人機械臂，其特征在于，包括:采摘手抓(1)、氣缸(2)、視覺單元(3)、測距單元(4)及機械臂(5)，所述機械臂(5)包括機械臂底座(51)和機械臂小臂(52)，其中，所述采摘手抓(I)安裝在所述機械臂小臂(52)的一端，所述氣缸(2)與所述測距單元(4)安裝在所述機械臂小臂(52)的上方，且所述氣缸(2)位于所述機械臂小臂(52)與所述測距單元(4)之間，所述視覺單元(3)固定在所述氣缸(2)上且可隨著所述氣缸(2)的活塞的伸縮而上下移動，所述視覺單元(3)與所述測距單元(4)同軸且朝向安裝所述采摘手抓⑴的一端。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的果蔬采摘機器人機械臂，其特征在于，所述視覺單元(3)具體為攝像機。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的果蔬采摘機器人機械臂，其特征在于，所述測距單元(4)具體為傳感器。4.一種機器人，其特征在于，包括如上權(quán)利要求1?3任一項所述的果蔬采摘機器人機械臂。
【專利摘要】本實用新型提供一種果蔬采摘機器人機械臂及機器人，包括：采摘手抓安裝在機械臂小臂的一端，氣缸與測距單元安裝在機械臂小臂的上方，且氣缸位于機械臂小臂與測距單元之間，視覺單元固定在氣缸上且可隨著氣缸的活塞的伸縮而上下移動，視覺單元與測距單元同軸且朝向安裝采摘手抓的一端，通過將視覺單元與測距單元安裝在果蔬采摘機器人機械臂執(zhí)行部件中的機械臂小臂上，使得視覺單元和測距單元可以隨著執(zhí)行部件的移動而實時獲取目標果蔬的圖像信息并進行動態(tài)調(diào)節(jié)，從而提供自動采摘的精度。
【IPC分類】B25J13/08, B25J11/00, A01D46/30
【公開號】CN204622060
【申請?zhí)枴緾N201520271638
【發(fā)明人】馮青春, 王曉楠, 姜凱, 王國華, 蔡吉晨, 劉傳
【申請人】北京農(nóng)業(yè)智能裝備技術(shù)研究中心
【公開日】2015年9月9日
【申請日】2015年4月29日