[发明专利]一种油茶果采摘方法及其油茶果采摘机器人

说明书

技术领域

本发明涉及一种林业经济作物的采摘机械，具体涉及一种油茶果采摘方法及其能够自动完成油茶果采摘的油茶果采摘机器人，属于林业收获机械技术领域。

背景技术

油茶是我国特有的木本油料作物，也是与油棕、橄榄、椰子齐名的世界四大木本食用油料之一。油茶油被称为“东方橄榄油”。我国有丰富的油茶资源。从油茶籽中提出的油脂称为油茶籽油，油茶籽油营养丰富，富含油酸、亚油酸等不饱和脂肪酸。此外，油茶油中的茶多酚和山茶甙对降低胆固醇和抗癌有明显的功效，抗氧化，耐贮存。油茶籽油还含有丰富的维生素A、E、D、K、β-胡萝卜素、茶多酚、山茶甙、角鲨烯等生理活性物质。

经过检索发现，申请号为2012101407393，名称为《一种自走式油茶果采摘机》的发明专利公开了一种油茶果采摘机，包括机架，驱动该机架运动的底盘行驶系统，所述机架上装有采摘臂和底盘支腿，采摘臂末端装有振动采摘头。所述采摘臂为空间开链连杆机构，具有六个自由度，其结构包括通过采摘臂座装在所述机架上的旋转臂，旋转臂的上端铰接有主臂，主臂内套有从动滑块，从动滑块的伸出端铰接有水平摆动座，水平摆动座的另一端铰接有振动摆动座，振动摆动座的另一端交接用于安置采摘头的振动头挂架，振动采摘头悬吊在挂架下面。

油茶种植面积的迅速扩大，促使油茶果采摘向机械化、自动化方向发展。长期以来，油茶果采摘机械化、智能化程度不高，基本上由人工来完成，劳动强度大，效率低。在我国油茶果采摘机械的研究还处于起步阶段，大多集中在人工辅助的半机械化和手动式采摘机械研究等领域。至今，市场上还没有技术成熟的自动化程度高的油茶采摘机械。

发明内容

针对目前油茶果采摘智能化程度不高，人工采摘劳动强度大，效率低的现状，本发明旨在提供一种可以智能化的油茶果采摘方法，并提供一种能够实现采摘范围合理，采摘效率高，操作方便，智能化程度高，机构间适应性和协调性良好，实用性强的油茶果采摘机器人。该油茶果采摘机器人能自动、准确、快速找到不同位置距离和不同高低的油茶果树的树干的合适位置，能用采摘头对其夹持并振动以致成熟的油茶果脱落，采摘效率高，操作方便，并减少对未成熟油茶果和花蕊造成伤害。

为解决上述技术问题，本发明提供一种油茶果采摘方法，包括以下关键步骤：

步骤一：通过视觉识别系统采集油茶果树的位置、大小以及挂果等信息，并将采集到的信息送回控制电脑；

步骤二：控制系统将视觉识别系统反馈回来的信息进行综合处理，分析判断油茶果采摘机器人相对油茶果树的停留位置，采摘臂在油茶果树上的夹持部位以及振动采摘头振动频率的大小及振动时间等作业信息；

步骤三：控制系统根据分析得出的结果控制油茶果采摘机器人停靠在油茶果树边上，油茶果采摘机器人的采摘臂在控制系统的引导控制下将振动采摘头调整运动到油茶果树的夹持部位并夹紧，完成采摘前的准备工作；

步骤四：振动采摘头在控制系统的引导控制先对油茶果树施以合适的频率和振幅的振动，并保持一定的时间，通过振动产生的惯性力使油茶果与树枝分离，实现油茶果的采摘；

步骤五：视觉识别系统再次对油茶果树进行信息采集，判断是否达到采摘完成标准；若达到采摘标准，振动采摘头松开，收回采摘臂，完成油茶果的采摘作业；若未达到采摘标准，控制系统根据视觉识别系统所采集的二次信息，调整振动频率和振幅对油茶果树进行二次振动，直至达到采摘完成标准，振动采摘头松开，收回采摘臂，完成油茶果的采摘作业。

在本发明中，所述控制系统采用PLC控制，抗干扰能力强，可靠性高，对工作环境要求低。

在本发明中，所述采摘臂采用电机伺服系统驱动，运动的准确性要求高，传动比精确，反应迅速，并且振动小，没有相关的配套设备，便于实现机构的小型化和轻量化。

在本发明中，所述视觉识别系统为双目立体视觉识别系统，双目立体视觉识别系统采用双目立体视觉测量方法来获取目标的空间位置；双目立体视觉测量方法是基于视差原理并利用成像设备从不同的位置获取被测物体的两幅图像，通过计算图像对应点间的位置偏差，来获取物体三维几何信息的方法，双目立体视觉测量方法直接模拟了人类视觉处理景物的方式，可以在多种条件下灵活地测量景物的立体信息，具有效率高、精度合适、系统结构简单、成本低等优点，非常适合于在线、非接触产品检测和控制，由于图像获取是在瞬间完成的，因此双目立体视觉测量方法是一种非常有效的测量方法。