本技术提出了一种基于五轴串并混联式机械臂的红花采摘机器人,主要包括全向移动底盘、五轴串并混联式机械臂、末端采摘机构、花蕾定位器、气力吸运收集装置、双目相机、补光灯、电控箱和控制系统等。双目相机结合补光灯用于在光线不良情况下红花检测与位姿识别。五轴串并混联式机械臂顶部与全向移动底盘相连,下部连接末端采摘机构。末端采摘机构连接有花蕾定位器,用于完成对红花切割位置定位。气力吸运收集装置与花蕾定位器相连,靠近红花花丝后实现对其向上聚拢梳理整形效果,有利于提高切割效果。控制系统根据双目相机视觉检测待采红花并获取位姿信息,驱动五轴串并混联式机械臂及其上末端采摘机构执行位姿仿形采摘任务,气力吸运收集装置完成红花花丝向上聚拢梳理整形、采摘后红花花丝输送和收集。该机器人提升了对不同位姿红花采摘适应性和采摘效果。
背景技术
红花是一种具有重要经济价值的作物,其在医疗、染料等领域用途广泛。随着其药用保健功能以及在农副产品和化妆品行业中应用不断深入研究,市场需求持续增长。红花作为新疆优势特色经济作物之一,红花种植面积和产量均占全国80%以上。然而,大规模种植红花也带来了采摘效率低、采摘困难等问题。由于红花经济价值高且采摘期短,要求采摘设备能够快速、高效地完成作业。目前,红花花丝采摘仍主要依赖人工采摘,这不仅劳动强度大,而且受天气因素制约明显,难以满足采摘时效性高等要求。
目前红花采收机形式有:气吸式、对辊式、梳夹式、旋转斜切式等。目前,红花采收机的形式主要包括气吸式、对辊式、梳夹式和旋转斜切式等。一款红花采收机器人(专利申请公布号:CN108391507A)采用单一机械臂进行作业,能够实现自动化采摘,但在采摘倾斜姿态红花时的适应性尚有提升空间;现有的传统红花采摘机器人在倾斜姿态红花采收方面效果略显不足,有待进一步优化;另一款红花选择性采摘机器人平台(专利申请公布号:CN218125577U),虽实现了红花选择性采摘和自动化采摘,但采摘机构采用对辊以及拉拔方式进行操作,在高质量花丝采摘方面仍存在改进余地。
为提高红花采摘机器人对倾斜姿态红花采摘适应性,改善在采收过程中损伤花蕾、采收不干净等问题,提高采摘效果,本文提出一种基于五轴串并混联式机械臂的红花采摘机器人,可实现对倾斜姿态红花采摘,改善传统红花采摘机器人存在倾斜位姿红花采摘效果差等问题。
实现思路