[发明专利]基于有限状态自动机架构的采摘机器人控制器及架构方法

说明书

本发明属于机器人控制技术领域，特别涉及一种基于有限状态自动机架构的采摘机器人控制器及架构方法。本发明提供一种新的基于有限状态自动机架构的采摘机器人控制器及架构方法，该采摘机器人控制器及架构方法基于有限状态自动机实现对目标的快速采摘，工作时，首先对系统进行初始化，接着对目标进行扫描、对准、抓取，并在抓取完成后控制各轴回归到记录点；该设置根据当前的模式以及相应的条件和动作来进行扫描、对准、抓取、回归模式之间的切换，通过这种模式的转换可以快速准确的采摘下目标，使得通用性强，可扩展性高。

技术领域

本发明属于机器人控制技术领域，特别涉及一种基于有限状态自动机架构的采摘机器人控制器及架构方法。

背景技术

采摘机器人是21世纪精准农业的重要装备之一，是未来智能农业机械的发展方向，采摘机器人由机械手、末端执行器、移动机构、视觉系统以及控制系统等构成，其中控制系统解决采摘机器人的目标定位以及目标采摘，是整个机器人系统的核心和关键。日本在农业机器人研究方面走在世界的前列，目前已成功研制了西瓜采摘机器人，橙子采摘机器人，嫁接机器人等。美国研制了太阳能除草机器人，此外，我国在农业机器人的研究上也有一定的发展，上海交通大学机器人研究所已完成了智能化联合收割机等。

现有采摘机器人控制系统包括pc控制，还有基于神经网络进行机器人的控制，但是现有技术存在的机器人的控制存在以下缺陷：现有的控制系统通用性差，可扩展性不高，无法快速准确的采摘下目标。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种新的基于有限状态自动机架构的采摘机器人控制器及架构方法，该基于有限状态自动机架构的采摘机器人控制器及架构方法通用性强，可扩展性高，并且通过状态的转换可以快速准确的采摘下目标。

本发明具体技术方案如下：

本发明提供一种基于有限状态自动机架构的采摘机器人控制器，所述控制器包括：

初始化模块：用于对系统进行初始化，并判断初始化是否完成，且初始化包含两种状态，即初态初始化S1和次态初始化S1’；

扫描模式模块：用于在系统初始化完成后，对采摘目标进行扫描，并判断是否有目标存在，且扫描模式包含两种状态，即初态扫描模式S2和次态扫描模式S2’；

对准模式模块：用于基于有目标存在时，控制采摘点接近采摘目标，并判断是否触及目标，且对准模式包含两种状态，即初态对准模式S3和次态对准模式S3’；

抓取模式模块：用于基于采摘点触及采摘目标时，控制采摘点剪下目标，抓取模式包含两种状态，即初态抓取模式S4和次态抓取模式S4’；

回归模式模块：用于进入回归模式，控制各轴回归记录点，回归模式包含两种状态，即初态回归模式S5和次态抓取回归S5’。

进一步的改进，所述初始化模块、所述扫描模式模块、对准模式模块、所述抓取模式模块以及回归模式模块根据状态转移公式进行模式的切换：

状态转移公式为：

其中，E表示条件，A表示动作，E1表示初始化完成，E2表示无目标，E3表示帧内有目标，E4表示目标存在采摘误差，E5表示触及目标，E6表示目标丢失，E7表示目标已被剪下，E8表示已经回归记录点，E9表示出现目标，E10表示未回归记录点，A1表示发送获取目标帧，A2表示保存当前位置，A3表示对比计算误差并控制采摘点接近目标，A4表示控制剪下目标，A5表示第一回归记录点，A6表示回到记录位置，A7表示第二回归记录点。

进一步的改进，所述初始化模块包括总初始化模块和找零模式模块，所述总初始化模块包括：

通讯初始化模块：用于与上位机通讯，且进行上位机的通讯模块初始化，并判断系统初始化是否完成；