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1、(10)申请公布号 CN 103503637 A (43)申请公布日 2014.01.15 CN 103503637 A (21)申请号 201310478625.4 (22)申请日 2013.10.14 A01D 46/24(2006.01) (71)申请人 青岛农业大学 地址 266000 山东省青岛市城阳区长城路 700 号 (72)发明人 李娟 郭亭亭 张鹏 纪鉴新 (74)专利代理机构 北京科亿知识产权代理事务 所 ( 普通合伙 ) 11350 代理人 汤东凤 (54) 发明名称 智能辨识采摘机器人及采摘方法 (57) 摘要 本发明提出了一种智能辨识采摘机器人及采 摘方法， 解决了高。
2、空采摘板栗果实的问题。一种 智能辨识采摘机器人， 包括下位机和上位机 ； 所 述下位机包括 ： 四轮智能移动平台 10、 第一控制 柜 7、 图像采集模块、 板栗采摘模块、 集果箱 3、 称 重模块 4、 无线视频传输模块、 电源 9 和 GPS 定位 模块 44 ； 所述上位机包括 PC 机 39、 无线视频接收 模块36、 数据采集卡37、 第二主控模块38、 第二控 制柜35、 接收机天线34、 视频传输线。 本发明提高 了板栗采摘劳动生产率、 降低了农民的劳动强度 和采摘成本， 保证了板栗及时采收和板栗的质量， 对于促进农村经济发展， 提高我国农业的现代化、 智能化、 加快农业科学进步。
3、具有不可估量的意义。 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 6 页 附图 10 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书6页 附图10页 (10)申请公布号 CN 103503637 A CN 103503637 A 1/2 页 2 1. 一种智能辨识采摘机器人， 其特征在于， 包括下位机和上位机 ； 所述下位机包括 ： 四轮智能移动平台 （10） 、 第一控制柜 （7） 、 图像采集模块、 板栗采摘 模块、 集果箱 （3） 、 称重模块 （4） 、 无线视频传输模块、 电源 （9） 和 GPS 定位模块 （44） ； 所述上位机包括。
4、 PC 机 （39） 、 无线视频接收模块 （36） 、 数据采集卡 （37） 、 第二主控模块 （38） 、 第二控制柜 （35） 、 接收机天线 （34） 、 视频传输线 ； 无线视频接收模块 （36） 通过 AV 线 与第二主控模块 （38） 连接， 第二主控模块 （38） 通过视频传输线与数据采集卡 （37） 连接， 数 据采集卡 （37） 通过插接方式与 PC 机 （39） 连接， 接收机天线 （34） 通过屏蔽电缆与无线视频 接收模块 （36） 连接 ； 所述接收机天线 （34） 通过螺母固定在第二控制柜 （35） 上方 ； 所述四轮智能移动平台 （10） 包括驱动轮总成 （16）。
5、 、 平台车架 （15） 和四轮智能移动平 台驱动模块 （45） ， 驱动轮总成 （16） 与平台车架 （15） 之间采用螺栓连接 ； 所述集果箱 （3） 位于四轮智能移动平台 （10） 前端位置， 集果箱 （3） 中间位置安装有漏 斗状缓冲装置 （20） 且通过螺栓与所述集果箱 （3） 连接 ； 第一控制柜 （7） 内部垂直方向上设置多个隔断， 其底部安装电源 （9） ， 所述四轮智能移 动平台驱动模块 （45） 固定在第一控制柜 （7） 内部且位于所述电源 （9） 的上一层 ； 所述图像采集模块包括两台短枪摄像机 （6） 和接线端子 ； 短枪摄像机 （6） 采用两自由 度云台支撑， 通过螺。
6、栓螺母固定在四轮智能移动平台 （10） 中间位置， 接线端子通过 BNC 双 绞线 （5） 与图像处理模块 （40） 连接 ； 所述图像处理模块 （40） 通过螺栓固定在第一控制柜 （7） 上层， 通过接线端子与电源 （9） 及第一主控模块 （41） 连接， 通过 AV 转接头与无线视频发射模块 （42） 连接， 通过串口线 与第一主控模块 （41） 连接 ； 所述第一主控模块 （41） 通过螺栓固定在第一控制柜 （7） 上层， 通过接线端子与图像处 理模块 （40） 、 无线视频发射模块 （42） 、 板栗采摘模块驱动器 （43） 和电源 （9） 连接 ； 所述无线视频传输模块包括无线视频发。
7、射模块 （42） 、 无线视频接收模块 （36） 、 发射机 天线 （8） 和接收机天线 （34） ； 无线视频发射模块 （42） 通过接线端子和图像采集模块连接并 安装在第一控制柜 （7） 内上层， 无线视频接收模块 （36） 通过接线端子和第二主控模块 （38） 连接， 发射机天线 （8） 和接收机天线 （34） 分别与无线视频发射模块 （42） 和无线视频接收模 块 （36） 通过屏蔽电缆连接， 发射机天线 （8） 通过螺母固定在四轮智能移动平台 （10） 后侧 ； 所述称重模块 （4） 包括第一压力传感器， 通过屏蔽电缆与第一主控模块 （41） 连接， 并 通过螺栓螺母固定在集果箱 （。
8、3） 和平台车架 （15） 之间 ； 所述 GPS 定位模块 （44） 通过螺栓螺母固定在第一控制柜 （7） 的下层， 包括差分 GPS 模 块， 通过屏蔽电缆与第一主控模块 （41） 连接 ； 所述板栗采摘模块通过螺栓固定在四轮智能移动平台 （10） 的前侧， 包括三维滑台机械 臂 （2） 和板栗采摘机械手 （1） ； 所述三维滑台机械臂 （2） 包括步进电机 （25） ， 联轴器 （26） ， 滚珠导轨 （27） ， 滚珠丝杠 （28） ， 滑块 （29） ， 挡块 （30） ， 底座 （31） ， 连杆 （32） ； 步进电机 （25） 通过联轴器 （26） 和滚珠丝 杠 （28） 连接。
9、， 滚珠丝杠 （28） 上套有滑块 （30） ， 滚珠丝杠 （28） 两端和挡块 （30） 连接， 挡块 （30） 通过螺栓固定在底座 （31） 上， 底座 （31） 通过螺栓固定在四轮智能移动平台 （10） 的前 侧 ； 板栗采摘机械手 （1） 通过连杆 （32） 和滑块 （29） 连接， 步进电机 （25） 与板栗采摘模块驱 动器 （43） 连接 ； 权 利 要 求 书 CN 103503637 A 2 2/2 页 3 所述板栗采摘机械手 （1） 包括第二压力传感器 （33） 、 舵机 （23） 、 舵机支架 （24） 、 机械爪 （22） 、 剪刀手 （21） ； 第二压力传感器 （33。
10、） 固定在机械爪 （22） 内侧， 剪刀手 （21） 通过支架安 装在三维滑台机械臂 （2） 前方 ； 所述板栗采摘机械手 （1） 通过舵机支架 （24） 和三维滑台机 械臂 （2） 连接。 2. 根据权利要求 1 所述一种智能辨识采摘机器人， 其特征在于， 所述集果箱 （3） 由塑料 注塑而成， 且内部铺设有橡胶垫 （19） 。 3. 根据权利要求 1 所述一种智能辨识采摘机器人， 其特征在于， 所述驱动轮总成 （16） 包括车轮 （11） 、 转轴 （12） 、 减速齿轮箱 （13） 、 直流电机 （14） 、 支架 （18） ； 减速齿轮箱 （13） 与 车轮 （11） 之间由转轴 （1。
11、2） 连接， 直流电机 （14） 和减速齿轮箱 （13） 通过螺栓螺母固定在支 架 （18） 上， 支架 （18） 通过螺栓螺母固定在平台车架 （15） 上。 4. 根据权利 1 要求所述一种智能辨识采摘机器人， 其特征在于， 所述图像处理模块 （40） 为 TMS320DM642 电路板， 短枪摄像机 （6） 通过 BNC 双绞线 （5） 与 TMS320DM642 电路板 连接。 5. 根据权利要求 1 所述一种智能辨识采摘机器人， 其特征在于， 第一主控模块 （41） 包 括 ARM9 最小系统板。 6. 基于权利要求 1 至 5 任一项所述智能辨识采摘机器人进行板栗采摘的方法， 其特征。
12、 在于， 包括如下步骤 ： 首先， 通过图像采集模块实时采集前方区域的图像并送入图像处理模块 （40） 分析、 处 理， 图像处理模块 （40） 将处理结果送至第一主控模块 （41） ， 第一主控模块 （41） 根据四轮智 能移动平台 （10） 所在的采摘区域果实分布情况和成熟情况， 控制四轮智能移动平台 （10） 移动至待采集区域附近， 并将板栗采摘模块送到板栗附近 ； 然后， 板栗采摘模块靠近待采摘板栗时， 机械爪 （22） 所连舵机 （23） 正向转动， 驱动板 栗采摘机械手 （1） 开始抓取果实， 第二压力传感器 （33） 实时检测其自身与果实之间的夹持 力， 并判断是否达到设定的板栗。
13、所能承受的阈值 ； 若达到设定的阈值， 则机械爪 （22） 所连 舵机 （23） 停止转动， 剪刀手 （21） 所连舵机正向转动， 切断板栗所连树枝， 完成板栗和树枝 的分离 ； 接下来， 三维滑台机械臂 （2） 所连步进电机 （25） 转动， 从而带动滑块 （29） 和板栗采摘 机械手 （1） 移动， 将板栗采摘机械手 （1） 送至集果箱 （3） ， 机械爪 （22） 所连舵机 （23） 张开， 将板栗送入集果箱 （3） 所连的漏斗缓冲装置 （20） 上方， 完成一次采摘工作 ； 再然后， 第二压力传感器 （33）实时检测箱内板栗重量并将参数传给第一主控模块 （41） ； 差分 GPS 模块。
14、将智能辨识采摘机器人所处位置信息发送给第一主控模块 （41） ； 第一 主控模块 （41） 通过无线视频发射模块 （42） 将箱内板栗重量及智能辨识采摘机器人所处位 置信息发送给 PC 机 （39） 。 7. 根据权利要求 6 所述板栗采摘的方法， 其特征在于， 还包括人工干预步骤， 板栗采 摘时， 无线视频发射模块 （42） 将短枪摄像机 （6） 采集的图像实时传输给无线视频接收模块 （36） ， 无线视频接收模块 （36） 通过数据采集卡 （37） 将视频传输给 PC 机 （39） ； 操作人员通 过 PC 机 （39） 上的上位机软件， 操控四轮智能移动平台 （10） 及板栗采摘模块的运。
15、动。 权 利 要 求 书 CN 103503637 A 3 1/6 页 4 智能辨识采摘机器人及采摘方法 技术领域 0001 本发明涉及机械领域， 特别涉及一种果实采摘机器人， 还涉及一种果实采摘方法。 背景技术 0002 板栗是壳斗科栗属的一种， 原产我国， 是一种重要的干果， 富含糖、 淀粉、 蛋白质和 多种矿物元素， 食用方式多样。我国板栗的产量和品质， 居世界首位。 0003 板栗的采摘是劳动密集型作业， 目前普遍采摘方法是 ： 用竹竿或者木棍对准板栗 及其所连树枝进行敲打， 是板栗从所连树枝上脱落下来， 采摘人员将脱落的板栗进行收集 起来。 这种采摘方法需要耗费大量的人力和财力， 使。
16、板栗生产成本上升 ； 同时从树上脱落的 板栗遭受到竹竿活木棍的打击及跌落到地上的撞击， 外观及果肉受到破坏， 存储时极易腐 烂， 造成农民不必要的损失 ； 另外， 板栗外壳带刺， 从高空脱落时极易伤害到操作人员。 0004 由于板栗生长的复杂性和农田环境的非结构化等特点， 目前市场上尚未出现商品 化的板栗采摘系统。 发明内容 0005 本发明提出一种智能辨识采摘机器人及采摘方法， 解决了高空采摘板栗果实的问 题。 0006 本发明的技术方案是这样实现的 ： 0007 一种智能辨识采摘机器人， 包括下位机和上位机 ； 0008 所述下位机包括 ： 四轮智能移动平台 10、 第一控制柜 7、 图像。
17、采集模块、 板栗采摘 模块、 集果箱 3、 称重模块 4、 无线视频传输模块、 电源 9 和 GPS 定位模块 44 ； 0009 所述上位机包括 PC 机 39、 无线视频接收模块 36、 数据采集卡 37、 第二主控模块 38、 第二控制柜 35、 接收机天线 34、 视频传输线 ； 无线视频接收模块 36 通过 AV 线与第二主 控模块 38 连接， 第二主控模块 38 通过视频传输线与数据采集卡 37 连接， 数据采集卡 37 通 过插接方式与 PC 机 39 连接， 接收机天线 34 通过屏蔽电缆与无线视频接收模块 36 连接 ； 所 述接收机天线 34 通过螺母固定在第二控制柜 3。
18、5 上方 ； 0010 所述四轮智能移动平台 10 包括驱动轮总成 16、 平台车架 15 和四轮智能移动平台 驱动模块 45， 驱动轮总成 16 与平台车架 15 之间采用螺栓连接 ； 0011 所述集果箱 3 位于四轮智能移动平台 10 中间位置， 处于三维滑台机械臂前方 ； 0012 第一控制柜 7 内部垂直方向上设置多个隔断， 其底部安装电源 9， 所述四轮智能移 动平台驱动模块 45 固定在第一控制柜 7 内部且位于所述电源 9 的上一层 ； 0013 所述图像采集模块包括两台短枪摄像机 6 和接线端子 ； 短枪摄像机 6 采用两自由 度云台支撑， 通过螺栓螺母固定在四轮智能移动平台。
19、 10 中间位置， 接线端子通过 BNC 双绞 线 5 与图像处理模块 40 连接 ； 0014 所述图像处理模块 40 通过螺栓固定在第一控制柜 7 上层， 通过接线端子与电源 9 及第一主控模块 41 连接， 通过 AV 转接头与无线视频发射模块 42 连接， 通过串口线与第一 说 明 书 CN 103503637 A 4 2/6 页 5 主控模块 41 连接 ； 0015 所述第一主控模块41通过螺栓固定在第一控制柜7上层， 通过接线端子与图像处 理模块 40、 无线视频发射模块 42、 板栗采摘模块驱动器 43 和电源 9 连接 ； 0016 所述无线视频传输模块包括无线视频发射模块 。
20、42、 无线视频接收模块 36、 发射机 天线 8， 接收机天线 34 ； 无线视频发射模块 42 通过接线端子和图像采集模块连接并安装在 第一控制柜 7 内上层， 无线视频接收模块 36 通过接线端子和第二主控模块 38 连接， 发射机 天线 8 和接收机天线 34 分别与无线视频发射模块 42 和无线视频接收模块 36 通过屏蔽电 缆连接， 发射机天线 8 通过螺母固定在四轮智能移动平台 10 后侧 ； 0017 所述称重模块 4 包括第一压力传感器， 通过屏蔽电缆与第一主控模块 41 连接， 并 通过螺栓螺母固定在集果箱 3 和平台车架 15 之间 ； 0018 所述 GPS 定位模块 。
21、44 通过螺栓螺母固定在第一控制柜 7 的下层， 包括差分 GPS 模 块， 通过屏蔽电缆与第一主控模块 41 连接 ； 0019 所述板栗采摘模块通过螺栓固定在四轮智能移动平台 10 的前侧， 包括三维滑台 机械臂 2 和板栗采摘机械手 1 ； 0020 所述三维滑台机械臂 2 包括步进电机 25， 联轴器 26， 滚珠导轨 27， 滚珠丝杠 28， 滑 块 29， 挡块 30， 底座 31， 连杆 32 ； 步进电机 25 通过联轴器 26 和滚珠丝杠 28 连接， 滚珠丝杠 28 上套有滑块 30， 滚珠丝杠 28 两端和挡块 30 连接， 挡块 30 通过螺栓固定在底座 31 上， 底。
22、 座 31 通过螺栓固定在四轮智能移动平台 10 的前侧 ； 板栗采摘机械手 1 通过连杆 32 和滑块 29 连接， 步进电机 25 与板栗采摘模块驱动器 43 连接 ； 0021 所述板栗采摘机械手 1 包括第二压力传感器 33、 舵机 23、 舵机支架 24、 机械爪 22、 剪刀手 21 ； 第二压力传感器 33 固定在机械爪 22 内侧， 剪刀手 21 通过支架安装在三维滑台 机械臂 2 前方 ； 所述板栗采摘机械手 1 通过舵机支架 24 和三维滑台机械臂 2 连接。 0022 可选地， 所述集果箱 3 由塑料注塑而成， 且内部铺设有橡胶垫 19， 集果箱中间位置 安装有漏斗状缓冲。
23、装置 20 且通过螺栓与所述集果箱 3 连接 ； 0023 可选地， 所述驱动轮总成 16 包括车轮 11、 转轴 12、 减速齿轮箱 13、 直流电机 14、 支 架 18 ； 减速齿轮箱 13 与车轮 11 之间由转轴 12 连接， 直流电机 14 和减速齿轮箱 13 通过螺 栓螺母固定在支架 18 上， 支架 18 通过螺栓螺母固定在平台车架 15 上。 0024 可选地， 所述图像处理模块 40 为 TMS320DM642 电路板， 短枪摄像机 6 通过 BNC 双 绞线 5 与 TMS320DM642 电路板连接。 0025 可选地， 第一主控模块 41 包括 ARM9 最小系统板。。
24、 0026 本发明还提出了一种基于上述智能辨识采摘机器人进行板栗采摘的方法， 包括如 下步骤 ： 0027 首先， 通过图像采集模块实时采集前方区域的图像并送入图像处理模块 40 分析、 处理， 图像处理模块40将处理结果送至第一主控模块41， 第一主控模块41根据四轮智能移 动平台 10 所在的采摘区域果实分布情况和成熟情况， 控制四轮智能移动平台 10 移动至待 采集区域附近， 并将板栗采摘模块送到板栗附近 ； 0028 然后， 板栗采摘模块靠近待采摘板栗时， 机械爪 22 所连舵机 23 正向转动， 驱动板 栗采摘机械手 1 开始抓取果实， 第二压力传感器 33 实时检测其自身与果实之间。
25、的夹持力， 并判断是否达到设定的板栗所能承受的阈值 ； 若达到设定的阈值， 则机械爪 22 所连舵机 23 说 明 书 CN 103503637 A 5 3/6 页 6 停止转动， 剪刀手 21 所连舵机正向转动， 切断板栗所连树枝， 完成板栗和树枝的分离 ； 0029 接下来， 三维滑台机械臂 2 所连步进电机 25 转动， 从而带动滑块 29 和板栗采摘机 械手1移动， 将板栗采摘机械手1送至集果箱3， 机械爪22所连舵机23张开， 将板栗送入集 果箱 3 所连的漏斗缓冲装置 20 上方， 完成一次采摘工作 ； 0030 再然后， 第二压力传感器 33 实时检测箱内板栗重量并将参数传给第一。
26、主控模块 41 ； 差分 GPS 模块将智能辨识采摘机器人所处位置信息发送给第一主控模块 41 ； 第一主控 模块41通过无线视频发射模块42将箱内板栗重量及智能辨识采摘机器人所处位置信息发 送给 PC 机 39。 0031 可选地， 上述采摘方法还包括人工干预步骤， 板栗采摘时， 无线视频发射模块 42 将短枪摄像机6采集的图像实时传输给无线视频接收模块36， 无线视频接收模块36通过数 据采集卡 37 将视频传输给 PC 机 39 ； 操作人员通过 PC 机 39 上的上位机软件， 操控四轮智 能移动平台 10 及板栗采摘模块的运动。 0032 本发明的有益效果是 ： 0033 （1） 利。
27、用摄像头对采摘区域的板栗进行图像采集， 分析板栗分布位置和成熟情况， 避免了错摘、 漏摘的情况 ； 0034 （2） 利用板栗采摘机械手实现自动采摘， 无需人工干预， 极大地降低了生产成本 ； 0035 （3） 采用板栗采摘机械手， 加入力传感器， 避免了对板栗的破坏， 降低了采摘过程 中的经济损失 ； 0036 （4） 对四轮智能移动平台所在区域的视频进行实时传输， 使操作人员易于控制和 干预。 附图说明 0037 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案， 下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍， 显而易见地， 下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例， 。
28、对于本领域普通技术人员来讲， 在不付出创造性劳动的前提下， 还可以 根据这些附图获得其他的附图。 0038 图 1 为本发明智能辨识采摘机器人的下位机的左视结构示意图 ； 0039 图 2 为本发明智能辨识采摘机器人的下位机的主视结构示意图 ； 0040 图 3 为本发明智能辨识采摘机器人的下位机的仰视图结构示意图 ； 0041 图 4 为本发明智能辨识采摘机器人的下位机的俯视结构示意图 ； 0042 图 5 为本发明智能辨识采摘机器人的下位机的右视结构示意图 ； 0043 图 6 为本发明智能辨识采摘机器人的板栗采摘模块的左视结构示意图 ； 0044 图 7 为本发明智能辨识采摘机器人的板栗。
29、采摘模块的俯视结构示意图 ； 0045 图 8 为本发明智能辨识采摘机器人的上位机的主视结构示意图 ； 0046 图 9 为本发明智能辨识采摘机器人的第一控制柜的结构示意图 ； 0047 图 10 为本发明智能辨识采摘机器人的立体结构示意图。 具体实施方式 0048 下面将结合本发明实施例中的附图， 对本发明实施例中的技术方案进行清楚、 完 说 明 书 CN 103503637 A 6 4/6 页 7 整地描述， 显然， 所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例， 而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例， 本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例， 都属于本发明保。
30、护的范围。 0049 现有的板栗采集方法， 主要是人工用竹竿或者木棍对准板栗及其所连树枝进行敲 打， 板栗果实的良品率低、 工人效率低下、 且易发生危险。本发明提出一种智能辨识采摘机 器人， 包括下位机和上位机， 对高空所结板栗果实进行采摘， 实现对板栗果实的自动摘取。 0050 如图 1、 2、 6、 7 和 10 所示， 本发明智能辨识采摘机器人的下位机包括 ： 四轮智能移 动平台 10、 第一控制柜 7、 图像采集模块、 板栗采摘模块、 集果箱 3、 称重模块 4、 无线视频传 输模块、 电源 9 和 GPS 定位模块。集果箱 3 位于四轮智能移动平台 10 中间位置。称重模块 4 包括。
31、第一压力传感器， 并通过螺栓螺母固定在集果箱 3 和四轮智能移动平台 10 的平台车 架之间。图像采集模块包括两台短枪摄像机 6 和接线端子 ； 短枪摄像机 6 采用两自由度云 台支撑， 通过螺栓螺母固定在四轮智能移动平台 10 中间位置， 接线端子通过 BNC 双绞线 5 与图像处理模块连接， 图像处理模块通过螺栓固定在第一控制柜 7 内部。第一控制柜 7 通 过螺栓固定在四轮智能移动平台10的后侧， 第一控制柜7的内部在垂直方向上设置多个隔 断， 其底部安装电源 9。发射机天线 8 通过螺母固定在四轮智能移动平台 10 后侧。 0051 本发明的板栗采摘模块包括三维滑台机械臂 2 和板栗采。
32、摘机械手 1， 板栗采摘模 块通过螺栓固定在四轮智能移动平台 10 的前侧， 集果箱 3 的后方。 0052 三维滑台机械臂 2 包括步进电机 25， 联轴器 26， 滚珠导轨 27， 滚珠丝杠 28， 滑块 29， 挡块 30， 底座 31， 连杆 32 ； 步进电机 25 通过联轴器 26 和滚珠丝杠 28 连接， 滚珠丝杠 28 上套有滑块 30， 滚珠丝杠 28 两端和挡块 30 连接， 挡块 30 通过螺栓固定在底座 31 上， 底座 31 通过螺栓固定在四轮智能移动平台 10 的前侧 ； 板栗采摘机械手 1 通过连杆 32 和滑块 29 连接， 步进电机 25 与板栗采摘模块驱动器。
33、 43 连接。 0053 板栗采摘机械手 1 包括第二压力传感器 33、 舵机 23、 舵机支架 24、 机械爪 22、 剪刀 手 21 ； 第二压力传感器 33 固定在机械爪 22 内侧， 剪刀手 21 通过支架 24 安装在三维滑台 机械臂 2 前方 ； 所述板栗采摘机械手 1 通过支架和三维滑台机械臂 2 连接。工作时， 机械爪 22 所连舵机 23 转动， 带动机械爪 22 张开和关闭 ； 剪刀手 21 所连舵机转动， 带动剪刀打开 和关闭。 0054 如图3所示， 四轮智能移动平台10包括驱动轮总成16、 平台车架15和四轮智能移 动平台驱动模块， 驱动轮总成16与平台车架15之间采。
34、用螺栓连接， 四轮智能移动平台驱动 模块固定在第一控制柜 7 内部。驱动轮总成 16 包括车轮 11、 转轴 12、 减速齿轮箱 13、 直流 电机 14、 支架 18 ； 减速齿轮箱 13 与车轮 11 之间由转轴 12 连接， 直流电机 14 和减速齿轮箱 13 通过螺栓螺母固定在支架 18 上， 支架 18 通过螺栓螺母固定在平台车架 15 上。 0055 如图 4， 5 所示， 为了更好的保护采集到的板栗果实， 集果箱 3 由塑料注塑而成， 如 图4所示， 集果箱3的内部铺设有橡胶垫19， 对收集到的果实进行缓冲和保护。 集果箱中间 位置安装有漏斗状缓冲装置 20 且通过螺栓与所述集果。
35、箱 3 连接。 0056 如图 8 所示， 本发明智能辨识采摘机器人的上位机包括 PC 机 39、 无线视频接收模 块 36、 数据采集卡 37、 第二主控模块 38、 第二控制柜 35、 接收机天线 34、 视频传输线 ； 无线 视频接收模块 36 通过 AV 线与第二主控模块 38 连接， 第二主控模块 38 通过视频传输线与 数据采集卡 37 连接， 数据采集卡 37 通过插接方式与 PC 机 39 连接， 接收机天线 34 通过屏 说 明 书 CN 103503637 A 7 5/6 页 8 蔽电缆与无线视频接收模块 36 连接 ； 接收机天线 34 通过螺母固定在第二控制柜 35 上。
36、方。 0057 如图 9 所示， 第一控制柜 7 包括图像处理模块 40、 第一主控模块 41、 无线视频发 射模块 42、 板栗采摘机械手驱动模块 43、 GPS 定位模块 44、 四轮智能移动平台驱动模块 45 和电源 9。四轮智能移动平台驱动模块 45 固定在第一控制柜 7 内部且位于电源 9 的上一 层 ； 图像处理模块 40 通过螺栓固定在第一控制柜 7 上层， 通过接线端子与电源 9 及第一主 控模块 41 连接， 通过 AV 转接头与无线视频发射模块 42 连接， 通过串口线与第一主控模块 41 连接， 例如， 图像处理模块 40 为 TMS320DM642 电路板， 短枪摄像机。
37、 6 通过 BNC 双绞线 5 与 TMS320DM642 电路板连接 ； 第一主控模块 41 通过螺栓固定在第一控制柜 7 上层， 通过接 线端子与图像处理模块 40、 无线视频发射模块 42、 板栗采摘机械手驱动模块 43 和电源 9 连 接， 并通过屏蔽电缆与称重模块 4 连接， 例如， 第一主控模块 41 包括 ARM9 最小系统板 ； GPS 定位模块 44 通过螺栓螺母固定在第一控制柜 7 的下层， 包括差分 GPS 模块， 通过屏蔽电缆 与第一主控模块 41 连接。 0058 无线视频传输模块包括无线视频发射模块 42、 无线视频接收模块 36、 发射机天线 8， 接收机天线 3。
38、4 ； 无线视频发射模块 42 通过接线端子和图像采集模块连接并安装在第一 控制柜 7 内上层， 无线视频接收模块 36 通过接线端子和第二主控模块 38 连接， 发射机天线 8 和接收机天线 34 分别与无线视频发射模块 42 和无线视频接收模块 36 通过屏蔽电缆连 接。 0059 本发明还提供了一种基于上述智能辨识采摘机器人进行板栗采摘的方法， 包括如 下步骤 ： 0060 首先， 通过图像采集模块实时采集前方区域的图像并送入图像处理模块 40 分析、 处理， 图像处理模块40将处理结果送至第一主控模块41， 第一主控模块41根据四轮智能移 动平台 10 所在的采摘区域果实分布情况和成熟。
39、情况， 控制四轮智能移动平台 10 移动至待 采集区域附近， 并将板栗采摘模块送到板栗附近 ； 0061 然后， 板栗采摘模块靠近待采摘板栗时， 机械爪 22 所连舵机 23 正向转动， 驱动板 栗采摘机械手 1 开始抓取果实， 第二压力传感器 33 实时检测其自身与果实之间的夹持力， 并判断是否达到设定的板栗所能承受的阈值 ； 若达到设定的阈值， 则机械爪 22 所连舵机 23 停止转动， 剪刀手 21 所连舵机正向转动， 切断板栗所连树枝， 完成板栗和树枝的分离 ； 0062 接下来， 三维滑台机械臂 2 回缩， 将板栗采摘机械手 1 送至集果箱 3， 机械爪 22 所 连舵机 23 张开。
40、， 将板栗送入集果箱 3 内， 完成一次采摘工作 ； 0063 再然后， 第二压力传感器 33 实时检测箱内板栗重量并将参数传给第一主控模块 41 ； 差分 GPS 模块将智能辨识采摘机器人所处位置信息发送给第一主控模块 41 ； 第一主控 模块41通过无线视频发射模块42将箱内板栗重量及智能辨识采摘机器人所处位置信息发 送给 PC 机 39。 0064 本发明的板栗采摘方法除了上述自动采摘步骤， 还可以包括人工干预步骤， 通过 人工对采摘环节进行干预， 具体包括以下步骤 ： 板栗采摘时， 无线视频发射模块 42 将短枪 摄像机6采集的图像实时传输给无线视频接收模块36， 无线视频接收模块36。
41、通过数据采集 卡 37 将视频传输给 PC 机 39 ； 操作人员通过 PC 机 39 上的上位机软件， 操控四轮智能移动 平台 10 及板栗采摘模块的运动。 0065 本发明智能辨识采摘机器人及采摘方法， 利用摄像头对采摘区域的板栗进行图像 说 明 书 CN 103503637 A 8 6/6 页 9 采集， 分析板栗分布位置和成熟情况， 避免了错摘、 漏摘的情况 ； 利用板栗采摘机械手实现 自动采摘， 无需人工干预， 极大地降低了生产成本 ； 采用欠驱动采摘机械手， 加入力传感器， 避免了对板栗的破坏， 降低了采摘过程中的经济损失 ； 对四轮智能移动平台所在区域的视 频进行实时传输， 使操。
42、作人员易于控制和干预。 本发明提高了板栗采摘劳动生产率、 降低了 农民的劳动强度和采摘成本， 保证了板栗及时采收和板栗的质量， 对于促进农村经济发展， 提高我国农业的现代化、 智能化、 加快农业科学进步具有不可估量的意义。 0066 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已， 并不用以限制本发明， 凡在本发明的精 神和原则之内， 所作的任何修改、 等同替换、 改进等， 均应包含在本发明的保护范围之内。 说 明 书 CN 103503637 A 9 1/10 页 10 图 1 说 明 书 附 图 CN 103503637 A 10 2/10 页 11 图 2 说 明 书 附 图 CN 10350363。
43、7 A 11 3/10 页 12 图 3 说 明 书 附 图 CN 103503637 A 12 4/10 页 13 图 4 说 明 书 附 图 CN 103503637 A 13 5/10 页 14 图 5 说 明 书 附 图 CN 103503637 A 14 6/10 页 15 图 6 说 明 书 附 图 CN 103503637 A 15 7/10 页 16 图 7 说 明 书 附 图 CN 103503637 A 16 8/10 页 17 图 8 说 明 书 附 图 CN 103503637 A 17 9/10 页 18 图 9 说 明 书 附 图 CN 103503637 A 18 10/10 页 19 图 10 说 明 书 附 图 CN 103503637 A 19 。