[发明专利]一种苹果自动化采摘装置和方法

说明书

本发明公开了一种苹果自动化采摘装置，包括机械臂、视觉传感器、舵机、刀片、连接移动杆和中央处理器；所述视觉传感器包括第一视觉传感器和第二视觉传感器；所述舵机包括第一舵机、第二舵机和第三舵机。本发明还公开了一种苹果自动化采摘方法。

技术领域

本发明涉及自动化采摘技术领域，尤其是一种苹果自动化采摘装置和方法。

背景技术

在水果生产作业中，果实采摘约占整个作业量的一小半。由于采摘作业的复杂性，采摘自动化程度仍然很低。现有的水果果实自动化采摘有英国人发明的类似吸尘器的形式，将成熟水果吸下来；由日本人发明的摇树获取果实的形式；这些发明可以缩短工作时间，节约人力资源，更好的服务社会，通过人力辅助提高摘取效率，但现有的采摘装置由于定位系统复杂，依然存在效率不高，不方便操作，易损害果实，人力成本依旧不低的缺点。

苹果是水果的一种，是蔷薇科苹果亚科苹果属植物，其树为落叶乔木，果实富含矿物质和维生素，是人们经常食用的水果之一。苹果中营养成分可溶性大，易被人体吸收，故有“活水”之称。其有利于溶解硫元素，使皮肤润滑柔嫩。目前尚未发现针对苹果果实的自动化采摘装置。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种苹果自动化采摘装置。

本发明的第二个目的在于提供一种苹果自动化采摘方法。

为实现上述第一个目的，本发明采用以下内容：

一种苹果自动化采摘装置，包括机械臂、视觉传感器、舵机、刀片、连接移动杆和中央处理器；所述视觉传感器包括第一视觉传感器和第二视觉传感器；所述舵机包括第一舵机、第二舵机和第三舵机；

所述第一视觉传感器用于沿枝干方向移动，并实时测定前方一定范围内一定距离的各纵切面的最大水平直径；所述中央处理器通过判断各最大水平直径是否持续一段时间变化来选定枝条；

所述第一舵机和第二舵机与机械臂相连，受中央处理器控制使机械臂旋转至与选定枝条平行；

所述第二视觉传感器用于沿选定枝条移动，实时测定前方目标直径并返回并返回中央处理器；所述第三舵机经连接移动杆与机械臂相连，还与刀片相连；所述中央处理器通过判断目标直径是否有突变来找出突变点并控制连接移动杆将第三舵机带动刀片拉至接近突变点的直径最小的地方进行切割。

所述机械臂可以是任意形式的机械臂，优选为蛇形机械臂，具有小、轻便、控制方便的优点。

优选地，在所述机械臂下设有缓冲机构。

为实现上述第二个目的，本发明采用以下内容：

一种苹果自动化采摘方法，该采摘方法是通过判断枝条某处是否有直径突变来定位苹果的位置，进而实现苹果自动化采摘。

进一步地，所述苹果自动化采摘方法，包括步骤：

1)选定枝条：中央处理器控制第一视觉传感器沿枝干方向移动，第一视觉传感器实时测定前方一定范围内一定距离的各纵切面的最大水平直径并返回中央处理器；中央处理器判断测得的各最大水平直径是否持续一段时间变化，若最大水平直径的数值单调递增时间超过规定时间，则开始判断最大数值点并且此时此刻停止机械臂前进；同时中央处理器获得枝条与第一视觉传感器的相对角度位置，将位置角度赋予第一舵机和第二舵机，第一舵机和第二舵机开始旋转至相应角度，并移动第一舵机和第二舵机于原来第一视觉传感器所处位置，实现将机械臂旋转至与选定枝条平行；

2)确定突变点并采摘：中央处理器控制第二视觉传感器沿该枝条平行方向移动，第二视觉传感器实时测定前方目标直径并返回中央处理器；中央处理器通过判断目标直径是否有突变；若有，找出突变点，中央处理器控制连杆将第三舵机带动刀片拉至突变点并在接近突变点的直径最小的地方进行切割，完成采摘。

本发明具有以下优点：