【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及機器人，尤其涉及一種雙目視覺芡實采摘機器人。
技術介紹
1、芡實，又稱“雞頭米”，是一種在亞洲特別是中國南方廣泛種植的傳統水生水面農作物，中國的主要產地包括江蘇、湖南、湖北和江西等省份。它富含蛋白質、礦物質以及多種維生素，具有補脾止瀉、益腎固精等功效，在中國傳統醫學中被視為理想的滋補食品，常用于治療脾胃虛弱、食欲不振、腹瀉等癥狀。此外，芡實還可以作為料理的配料或加工成糖水、糕點等美食，市場需求量大，具有很高的經濟價值。根據聯合國糧食及農業組織的數據，中國是世界上最大的芡實生產和消費國，其種植面積和總產量均位居全球首位。
2、盡管一些地區嘗試引入半機械化的采收技術來提高農業生產效率，但在芡實的種植與收獲領域，這樣的技術尚未得到廣泛應用。目前，無論是大規模種植還是小面積分散的農戶，芡實的收獲過程大多仍依賴于傳統人工作業。這通常涉及使用刀具手工割取芡實，并通過人力或畜力搬運至集散地。這一勞動密集型的過程不僅耗時耗力，而且對勞動者的身體負擔極大，也容易對芡實造成物理損傷，從而影響其市場價值。
3、隨著勞動力成本的增加以及農村人口向城市遷移的趨勢，芡實的生產成本不斷上升。采收環節成為制約芡實產業發展的關鍵因素之一。為了解決這些問題，研究和開發更先進、高效的無損采收技術顯得尤為重要。引入和開發智能化、自動化的農業機器人進行芡實采收，不僅能提高效率，降低勞動強度，還能最大限度地減少對果實的損害，保證產品質量，這是推動芡實產業化和現代化發展的重要方向。
技術實現思路>
1、本專利技術的目的在于提供一種雙目視覺芡實采摘機器人，解決了原始的人工采摘方式存在勞動強度大、效率低、容易造成芡實損傷等缺點。
2、為實現上述目的，本專利技術設計了一種雙目視覺芡實采摘機器人，包括船舶運動平臺、果實收集系統、采摘系統；所述船載運動平臺包括船體、船蓋、攔網、引擎、控制室；所述船體用于固定和承載所述采摘機器人的各部分裝置；所述船蓋固定連接在所述船體上方，用于固定和承載所述采摘系統；所述攔網固定在所述船體最前端，便于處理目標果實，所述攔網上設有大量濾水孔，用于穩定水流；所述引擎固定于所述船體最后端，用于驅動船舶運動；所述控制室固定于所述船體內部中后端，內部設有電池和控制器，所述電池給所述機器人提供電力，所述引擎、采摘系統、果實收集系統均與控制器電連接。
3、其中，所述果實收集系統包括果實傳送裝置、果實收集箱；所述果實傳送裝置固定于所述船體內部前端；所述果實收集箱固定于所述船體內部中端，果實傳送裝置包括傳送帶和驅動所述傳送帶運轉的動力裝置；所述傳送帶前端沒于水下，后端位于所述果實收集箱上方；所述動力裝置包括電機、傳動鏈條和滾軸，所述電機與所述傳動鏈條連接，用于驅動所述滾軸轉動，所述傳動鏈條傳動連接所述滾軸，所述滾軸傳動連接所述傳送帶。
4、其中，采摘系統包括采摘機械臂、采摘機械爪和雙目視覺控制系統。所述采摘機械臂包括基座、后臂、前臂、手座、前保姿態拉桿、后保姿態拉桿、控制電機一、控制電機二、控制電機三、控制電機四；所述基座安裝在所述船蓋上，用于固定和承載所述機械臂平臺；所述后臂通過底盤與所述基座相連；所述前臂通過腰盤與所述后臂相連；所述手座固定連接在所述前臂末端，用于連接并控制所述機械爪；所述前保姿態拉桿前端與所述手座固定連接，后端與腰盤相連，用于提高所述前臂穩定性；所述后保姿態拉桿前端與腰盤相連，后端與底盤相連，用于提高所述后臂穩定性；所述電機一固定連接在所述手座上，用于驅動所述機械爪；所述電機二固定連接在腰盤上，用于控制所述前臂運動；所述電機三固定連接在底盤上，用于控制所述后臂運動；所述電機四固定連接在所述基座上，用于控制所述機械臂平臺運動。
5、其中，采摘機械爪是一個雙自由度機械爪，包括推拉曲柄、爪架、爪座、鉤爪、連桿一、連桿二、控制電機五、控制電機六以及活動軸；所述機械爪整體通過所述活動軸與所述手座相連，所述推拉曲柄與所述活動軸末端傳動相連；所述爪架連接在所述推拉曲柄下方；所述電機五連接所述推拉曲柄，位于所述推拉曲柄側方，用于輔助所述推拉曲柄控制所述爪架上下運動；所述爪座與所述爪架固定連接，跟隨所述爪架一起轉動；所述鉤爪連接在所述爪架下方，并通過所述兩個連桿和連接于所述爪座內下側；所述電機六連接所述爪架，用于控制所述爪架轉動。
6、其中，所述雙目視覺控制系統包括相機模塊、距離傳感器、位姿傳感器、力傳感器；所述相機模塊固定于采摘機械臂基座上，用于獲取芡實果實的圖像數據，配合圖像處理算法分析和識別芡實果實的位置和果實的成熟度；所述距離傳感器用于輔助所述雙目視覺控制系統獲取芡實果實的距離信息；所述位姿傳感器固定于所述機械爪的兩個控制電機上，用于獲取所述采摘機械臂的當前位姿；所述力傳感器位于所述機械爪的鉤爪上，用于檢測所述采摘機械爪在采摘過程中施加的力，以確保采摘過程中不會發生果實損壞的情況。
7、本專利技術的一種雙目視覺芡實采摘機器人，所述船載運動平臺特別適用于水面作業，具有在水上平穩航行、良好的機動性以及較強的承載能力等優勢。通過控制所述引擎可進行前進、后退、轉彎等運動操作；所述采摘機械臂具有結構穩定、定位準確、作業空間大、承載能力好、容易控制等優點，配合所述雙目視覺控制系統，可以準確控制所述采摘機械爪進行采摘操作；該專利技術解決了原始的人工采摘方式存在勞動強度大、效率低、容易造成芡實損傷等缺點。
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1.一種雙目視覺芡實采摘機器人，其特征在于，包括船載運動平臺、果實收集系統、采摘系統；所述船載運動平臺包括船體、船蓋、攔網、引擎、控制室；所述船體用于固定和承載所述采摘機器人的各部分裝置；所述船蓋固定連接在所述船體上方，用于固定和承載所述采摘系統；所述攔網固定在所述船體最前端，便于處理目標果實，所述攔網上設有大量濾水孔，用于穩定水流；所述引擎固定于所述船體最后端，用于驅動船舶運動；所述控制室固定于所述船體內部中后端，內部設有電池和控制器，電池為所述采摘機器人提供電力，所述引擎、采摘系統、果實收集系統均與控制器電連接。
2.如權利要求1所述的一種雙目視覺芡實采摘機器人，其特征在于，所述果實收集系統包括果實傳送裝置、果實收集箱；所述果實傳送裝置固定于所述船體內部前端；所述果實收集箱固定于所述船體內部中端，果實傳送裝置包括傳送帶和驅動傳送帶運轉的動力裝置；所述傳送帶前端沒于水下，后端位于所述果實收集箱上方；所述動力裝置包括電機、傳動鏈條和滾軸，所述電機與所述傳動鏈條連接，用于驅動所述滾軸轉動，所述傳動鏈條傳動連接所述滾軸，所述滾軸傳動連接所述傳送帶。
3.如權利
4.如權利要求3所述的一種雙目視覺芡實采摘機器人，其特征在于，所述采摘機械爪是一個雙自由度機械爪，包括推拉曲柄、爪架、爪座、鉤爪、連桿一、連桿二、控制電機五、控制電機六以及活動軸；所述機械爪整體通過所述活動軸與所述手座相連，所述推拉曲柄與所述活動軸末端傳動相連；所述爪架連接在所述推拉曲柄下方；所述電機五連接所述推拉曲柄，位于所述推拉曲柄側方，用于輔助所述推拉曲柄控制所述爪架上下運動；所述爪座與所述爪架固定連接，跟隨所述爪架一起轉動；所述鉤爪連接在所述爪架下方，并通過所述兩個連桿和連接于所述爪座內下側；所述電機六連接所述爪架，用于控制所述爪架轉動。
5.如權利要求3所述的一種雙目視覺芡實采摘機器人，其特征在于，所述雙目視覺控制系統包括相機模塊、距離傳感器、位姿傳感器、力傳感器；所述相機模塊固定于采摘機械臂基座上，用于獲取芡實果實的圖像數據，配合圖像處理算法分析和識別芡實果實的位置和果實的成熟度；所述距離傳感器用于輔助所述雙目視覺控制系統獲取芡實果實的距離信息；所述位姿傳感器固定于所述機械爪的兩個控制電機上，用于獲取所述采摘機械臂的當前位姿；所述力傳感器位于所述機械爪的鉤爪上，用于檢測所述采摘機械爪在采摘過程中施加的力，以確保采摘過程中不會發生果實損壞的情況。
...【技術特征摘要】
1.一種雙目視覺芡實采摘機器人，其特征在于，包括船載運動平臺、果實收集系統、采摘系統；所述船載運動平臺包括船體、船蓋、攔網、引擎、控制室；所述船體用于固定和承載所述采摘機器人的各部分裝置；所述船蓋固定連接在所述船體上方，用于固定和承載所述采摘系統；所述攔網固定在所述船體最前端，便于處理目標果實，所述攔網上設有大量濾水孔，用于穩定水流；所述引擎固定于所述船體最后端，用于驅動船舶運動；所述控制室固定于所述船體內部中后端，內部設有電池和控制器，電池為所述采摘機器人提供電力，所述引擎、采摘系統、果實收集系統均與控制器電連接。
2.如權利要求1所述的一種雙目視覺芡實采摘機器人，其特征在于，所述果實收集系統包括果實傳送裝置、果實收集箱；所述果實傳送裝置固定于所述船體內部前端；所述果實收集箱固定于所述船體內部中端，果實傳送裝置包括傳送帶和驅動傳送帶運轉的動力裝置；所述傳送帶前端沒于水下，后端位于所述果實收集箱上方；所述動力裝置包括電機、傳動鏈條和滾軸，所述電機與所述傳動鏈條連接，用于驅動所述滾軸轉動，所述傳動鏈條傳動連接所述滾軸，所述滾軸傳動連接所述傳送帶。
3.如權利要求1所述的一種雙目視覺芡實采摘機器人，其特征在于，所述采摘系統包括采摘機械臂、采摘機械爪和雙目視覺控制系統。所述采摘機械臂包括基座、后臂、前臂、手座、前保姿態拉桿、后保姿態拉桿、控制電機一、控制電機二、控制電機三、控制電機四；所述基座安裝在所述船蓋上，用于固定和承載所述機械臂平臺；所述后臂通過底盤與所述基座相連；所述前臂通過腰盤與所述后臂相連；所述手座固定連接在所述前臂末端，用于連接并控制所述機械爪；所述前保姿態拉桿前端與所述手座固...
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