[发明专利]一种基于双目视觉的空间降维果实采摘顺序规划系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于采摘机器人果实采摘领域，涉及一种基于立体视觉目标识别定位，具体涉及一种基于双目视觉的空间降维果实采摘顺序规划系统及方法。

背景技术

随着科技的不断进步，特别是智能化机械设备的研发，以及设备中各种机械零部件产品、传感设备、动力设备等的普及，为了更好的实现农业的精耕细作，带有操作机械臂的智能农业机械得到了广泛的研制。如日本的生研机构和日本精工开发的草莓采摘机械手、冈山大学的移动式番茄采摘机械手等；国内的中国农业大学研发的棉花采摘、番茄采摘和黄瓜收割机械手等。在这些采摘机器人中，主要以如何实现采摘目标识别定位及控制机械手末端执行机构进行采摘为主。

现有的采摘作业技术中，主要集中在如何使采摘机械臂无碰撞的对目标果实进行采摘任务，而缺乏对整体采摘果实的顺序规划。为了提高作业效率使机械臂能以最优的路径遍历完可采摘区域内的果实，需要对果实的最优采摘顺序进行合理规划。

发明内容

为克服现有技术中的问题，本发明的目的在于提供一种基于双目视觉的空间降维果实采摘顺序规划系统及方法，采用该方法能够使机械臂能以最优的路径遍历完可采摘区域内的果实，提高作业效率。

为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种基于双目视觉的空间降维果实采摘顺序规划系统，包括平台支架板，平台支架板上设置有第一陀螺仪、运动控制器和第二电机旋转支架，第二电机旋转支架上设置有第二电机支架，第二电机支架内设置有第二电机，第二电机顶部设置有第三电机旋转支架，第三电机旋转支架上设置有转动机构，转动机构上设置有第三电机支架，第三电机支架内设置有第三电机，第三电机支架顶部设置有能够旋转的第四电机，第四电机顶部设置有能够旋转的双目相机；其中，第二电机下方设置第二陀螺仪，第三电机下方设置有第三陀螺仪，第四电机下方设置有第四陀螺仪，双目相机上设置有第五陀螺仪；运动控制器与第二电机、第三电机、第四电机相连。

所述平台支架板下方设置有平台底座，平台底座上表面对称设置有第一45°连接件和第二45°连接件，平台支架板下表面对称设置有第三45°连接件和第四45°连接件，第一45°连接件和第三45°连接件之间、第二45°连接件和第四45°连接件之间均设置有钢丝绳减震器。

所述平台支架板下表面还设置有第一电机以及与第一电机、第二电机、第三电机、第四电机相连的驱动器。

所述转动机构包括设置在第三电机旋转支架上的第一旋转轴和第一螺旋齿轮组，第一螺旋齿轮组固定在第一旋转轴和第二电机上，第三电机支架设置在第一旋转轴上。

所述第三电机支架上设置有第四电机旋转支架，第四电机旋转支架上设置有第四电机支架，第四电机设置在第四电机支架内。

所述第四电机支架上设置有第二旋转齿轮组和双相相机支架，第二旋转齿轮组设置在第四电机和第二旋转轴上，双相相机支架设置在第二旋转轴上。

所述双相相机支架上还设置有相机固定框，双目相机设置在相机固定框内。

所述相机固定框上设置有传感器安装板，第五陀螺仪设置在传感器安装板上。

所述第一陀螺仪、运动控制器位于第二电机旋转支架两侧；

所述第二电机旋转支架上设置有第二电机支架，第二电机设置在第二电机支架上。

一种基于双目视觉的空间降维果实采摘顺序规划方法，包括以下步骤：

1)运动控制器获取第一陀螺仪、第二陀螺仪的位姿，同时给驱动器发送指令控制第一电机旋转运动，直到第二陀螺仪的状态与第一陀螺仪一致则第一电机停止转动；

2)运动控制器获取第三陀螺仪的位姿，并给驱动器发送指令控制第二电机旋转运动，通过第一螺旋齿轮组使第一旋转轴做旋转运动，当第三陀螺仪位姿为水平时第二电机停止运动；

3)运动控制器获取第四陀螺仪的位姿，同时给驱动器发送指令控制第三电机旋转运动，直到第四陀螺仪的状态与采摘所需方向一致时候第三电机停止转动；

4)运动控制器获取第五陀螺仪的位姿，并给驱动器发送指令控制第四电机旋转运动，通过第二螺旋齿轮组使第二旋转轴做旋转运动，当双目相机的俯仰角度达到观察视角时，第四电机停止运动；

5)若需要调整新的观察方位则重复步骤1)-4)的过程；

6)获取采摘目标信息，进行降维处理，具体包括以下步骤：