[发明专利]基于机器视觉的高架草莓无损采摘装置及其实现方法

权利要求书

1.一种基于机器视觉的高架草莓无损采摘装置，其特征在于，包括车体、安装在车体上的末端采摘机构、二自由度传动机构、视觉识别机构、超声波测距机构、草莓收纳机构、控制机构；

所述视觉识别机构安装在车体一侧的中部，所述超声波测距机构安装在车体中部，所述二自由度传动机构安装在车体的另一侧，所述末端采摘机构为框体、切割一体式结构，安装在二自由度传动机构的末端，所述草莓收纳机构位于车体的下部，所述控制机构分别与末端采摘机构、二自由度传动机构、视觉识别机构、超声波测距机构、车体电连接；

所述末端采摘机构主要包括依次连接的捕捉器、伺服驱动器、缓冲器、连接杆；

所述捕捉器包括捕捉筐、刀片，刀片安装在捕捉筐一侧设置的刀槽中；

所述伺服驱动器通过一U型机架安装在捕捉筐上；

所述缓冲器包括凸字型外壳、内置于凸字型外壳内的阻尼套、缓冲弹簧、定位板、双头螺纹杆，所述凸字型外壳包括小口端、大口端，连接杆置于小口端，双头螺纹杆依次穿过凸字型外壳小口端、连接杆、定位板、缓冲弹簧、阻尼套、凸字型外壳大口端，两端分别通过螺母固定在连接杆与U型机架上。

2.根据权利要求1所述的基于机器视觉的高架草莓无损采摘装置，其特征在于，所述二自由度传动机构主要包括第一同步带模组、第二同步带模组、固定底座，所述第一同步带模组通过固定底座固定安装在车体上，所述第二同步带模组通过固定底座垂直安装在第一同步带模组上。

3.根据权利要求2所述的基于机器视觉的高架草莓无损采摘装置，其特征在于，所述第一同步带模组与第二同步带模组的结构相同，均包括滑块、步进电机、同步带、同步带轮，滑块安装在同步带上，同步带轮安装在同步带的两端，步进电机安装在同步带的一端，用于驱动同步带的转动，所述第二同步带模组通过固定底座固定安装在第一同步带模组的滑块上，所述末端采摘机构通过固定底座固定安装在第二同步带模组的滑块上。

4.根据权利要求1所述的基于机器视觉的高架草莓无损采摘装置，其特征在于，所述视觉识别机构主要包括图像识别相机、相机固定架，图像识别相机通过相机固定架固定安装在车体上。

5.根据权利要求1所述的基于机器视觉的高架草莓无损采摘装置，其特征在于，所述超声波测距机构主要包括若干个超声波测距传感器、传感器固定架，至少一个超声波测距传感器安装在传感器固定架上，若干个传感器固定架并排固定在车体的中部。

6.根据权利要求1所述的基于机器视觉的高架草莓无损采摘装置，其特征在于，所述草莓收纳机构主要包括草莓收纳筐、滑道，所述草莓收纳筐放置于车体下部，所述滑道呈U型，位于草莓收纳筐的上部，两侧的挡板倾斜安装在车体上。

7.根据权利要求1所述的基于机器视觉的高架草莓无损采摘装置，其特征在于，所述车体主要包括车架、履带式底盘、直流电机；所述车架位于履带式底盘的一侧，车架的端脚处均设置有加固角件；所述直流电机安装在履带的一侧。

8.根据权利要求1所述的基于机器视觉的高架草莓无损采摘装置，其特征在于，所述控制机构主要包括控制器、与控制器相连的伺服驱动器控制板、步进电机控制板、直流电机控制板，均安装在车体上。

9.基于权利要求1所述基于机器视觉的高架草莓无损采摘装置的实现方法，包括以下步骤：

首先确定草莓位置：通过视觉识别机构拍照确定草莓位置，以确定末端采摘机构每次动作的时间，以及通过超声波测距机构确定草莓田垄侧面与车体之间的距离，以确定末端采摘机构每次动作的行程；

然后进行草莓采摘：所述二自由度传动机构将末端采摘机构运动到草莓的正下方，所述末端采摘机构上升的过程中捕捉到草莓，草莓茎受到与根连接端的拉力自然下垂，从而被末端采摘机构切断，完成草莓采摘；

最后进行草莓收集：完成采摘后，所述二自由度传动机构复位，所述末端采摘机构恰好位于所述草莓收纳机构的上方，通过控制机构控制所述末端采摘机构旋转，将草莓滑入草莓收纳机构中。