[发明专利]基于机器视觉的车载机械臂式水果拾取装箱系统及方法

说明书

本发明涉及水果采后处理领域，具体是涉及基于机器视觉的车载机械臂式水果拾取装箱系统及方法，该系统包括：自走车装置，用于搭载机器手臂装置及相关设备，同时可驱动整个水果拾取装箱系统进行移动；机器手臂装置，安装在自走车装置上，用于水果的拾取装箱；机器视觉装置，安装在机器手臂装置中末端执行器上，用于识别并定位水果；控制系统，安装在自走车装置中，用于分析机器视觉装置传输的数据并驱动机器手臂装置完成对目标水果的抓取。本发明通过先进的机器视觉技术和机器人技术来提高水果拾取装箱的效率问题和降低水果的损伤率，将大大提高我国水果采后处理能力，进而创造出巨大的经济效益和社会效益。

技术领域

本发明涉及基于机器视觉的车载机械臂式水果拾取装箱系统及方法，属于水果采后处理技术领域。

背景技术

随着机器视觉技术和机器人技术的发展，在果蔬采摘领域的应用有效地降低劳动力成本，并提高了生产率。在水果的采后处理过程中，水果的拾取装箱是水果售卖前最后一道程序，此时水果的质量直接影响水果的售卖情况，从而影响到整个水果产业的发展。

随着社会的进步，人们对于水果的需求逐年递增，面对庞大的水果产量，水果配送中心需要实现全面自动化来提高生产效率。目前，多数水果配送中心在装箱阶段选择人工装箱，随着适龄劳动人口的减少，人工成本不断提高，同时人工装箱还存在效率低下、人工操作疲劳等问题。此外，现有的拾取装箱设备多数采用水果自由滚落或吸取水果的方式进行装箱，第一种方式容易对水果造成内部损伤，降低水果品质，不利于水果行业的长期发展；第二种方式对水果的形状和摆放位置有着很高的要求，不利于大规模推广。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供基于机器视觉的车载机械臂式水果拾取装箱系统及方法，通过机器视觉装置实现对传送带上水果的识别和定位，通过机器手臂装置实现对水果的实时抓取和果箱内水果的序列摆放。

为解决上述技术问题，本发明提供基于机器视觉的车载机械臂式水果拾取装箱系统，包括：

自走车装置，用于搭载机器手臂装置，同时驱动整个基于机器视觉的车载机械臂式水果拾取装箱系统进行移动；

机器手臂装置，安装在自走车装置上，用于水果的拾取装箱；

机器视觉装置，安装在机器手臂装置中的末端执行器上，用于识别并定位水果；

控制系统，安装在自走车装置中，用于控制自走车装置的运动并分析机器视觉装置传输的数据，驱动机器手臂装置完成对水果的抓取。

进一步地，所述自走车装置包括车轮和车架，所述车轮安装在车架的底部，所述车轮内安装有用于驱动车轮转动的电动马达；所述车架上部安装有电池模块，所述电池模块外部的一侧安装有自走车电子调速器，所述自走车电子调速器与车轮、电动马达均连接。

进一步地，所述车架中安装有控制系统，所述控制系统内安装有片上系统、自走车单片机和无线电接收器，所述自走车单片机与片上系统、自走车电子调速器、无线电接收器均连接，所述无线电接收器接受遥控手柄的信号，并将信号传输到片上系统，片上系统将信号传送给自走车单片机，自走车单片机计算来自片上系统的信号并将结果传输给自走车电子调速器，调节电动马达的转速。

进一步地，所述机器手臂装置包括：

机器手臂单片机，安装在机器手臂装置内部，与控制系统、机器手臂电子调速器均连接，用于计算来自片上系统的信号并将结果传输给机器手臂电子调速器；

机器手臂电子调速器，安装在机器手臂装置内部，与机器手臂单片机、机械臂均连接，用于驱动各个机械臂；

末端执行器，位于机器手臂装置末端，与机械臂连接，用于拾取目标水果；

接触传感器，位于各个机械臂连接处，与控制系统连接。

进一步地，所述末端执行器包括步进电机和柔性机械爪，所述步进电机与驱动控制器、机器手臂单片机、柔性机械爪均连接，所述步进电机用于驱动柔性机械爪运动。