CN112720529B - 多机械臂协作采收机器人 - Google Patents

Abstract

本公开涉及智能农业装备技术领域，尤其涉及一种多机械臂协作采收机器人。本公开的多机械臂协作采收机器人，包括安装架及安装在安装架上的识别桁架、采收桁架和分级桁架；其中，识别桁架上设有用于识别目标蔬菜的识别装置；采收桁架上设有用于采收识别出的目标蔬菜的采收机械手；分级桁架上设有用于对采收的目标蔬菜进行分级的分级机械手。利用本公开的多机械臂协作采收机器人采收蔬菜可以实现一次完成识别、采收和分拣作业，避免二次作业，从而避免因二次作业造成的蔬菜破损问题；本公开的多机械臂协作采收机器人适用于对生菜、白菜、花菜等工厂化栽培的蔬菜进行采收，适用性广。

Description

多机械臂协作采收机器人

技术领域

本公开涉及智能农业装备技术领域，尤其涉及一种多机械臂协作采收机器人。

背景技术

蔬菜工厂化采收是一个耗费人力物力的环节，传统的蔬菜(如生菜、白菜、花菜等)的采收主要依靠人工，采用机械化是必然的趋势。但是单一的机器人采收，还会存在分拣的二次作业，导致蔬菜叶片的破损。

发明内容

为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本公开提供了一种多机械臂协作采收机器人。

本公开提供了一种多机械臂协作采收机器人，包括安装架及安装在所述安装架上的识别桁架、采收桁架和分级桁架；其中，所述识别桁架上设有用于识别目标蔬菜的识别装置；所述采收桁架上设有用于采收识别出的目标蔬菜的采收机械手；所述分级桁架上设有用于对采收的目标蔬菜进行分级的分级机械手。

可选地，所述安装架上安装有用于放置采收的目标蔬菜的置物架，所述置物架上设有用于对放置的目标蔬菜进行检测分级的检测装置。

可选地，所述安装架上安装有至少两条分级输送带，所述分级机械手用于根据所述检测装置的检测结果将所述置物架上的目标蔬菜放置在对应的所述分级输送带上。

可选地，沿所述分级输送带的始端向末端的方向，所述分级输送带向下倾斜设置，所述分级输送带的末端用于盛接装运箱。

可选地，所述安装架的底部安装有行走轮，所述安装架上设有用于控制设备的前进方向的转向器。

可选地，所述行走轮的数量为多个，多个所述行走轮两两为一组，用于栽培蔬菜的苗床的两侧分别设置有挡板，所述行走轮能够在所述挡板形成的轨道上行走。

可选地，所述采收机械手包括机械手本体和活动安装在所述机械手本体上的夹持装置和采摘刀，所述夹持装置用于托举识别出的目标蔬菜，所述采摘刀用于剪除被托举的目标蔬菜的根部。

可选地，所述夹持装置包括两个相背设置的充气式夹持指，两个所述夹持指水平对向旋转185度以共同托举识别出的目标蔬菜。

可选地，所述夹持指为具有充气腔的柔性件，所述夹持指的充气腔用于充入高压气体。

可选地，所述识别装置为图像识别***。

本公开实施例提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：

本公开提供的多机械臂协作采收机器人，安装架上安装有识别桁架、采收桁架和分级桁架，识别桁架上设置的识别装置可用于识别目标蔬菜(例如可用于识别蔬菜是否成熟，从而识别出成熟的蔬菜)，采收桁架上的采收机械手可用于对识别出的目标蔬菜(如成熟的蔬菜)进行采收，分级桁架上的分级机械手可用于对采收的目标蔬菜(如成熟的蔬菜)进行分级(例如根据蔬菜的优质等级对采收的目标蔬菜进行分拣)，从而实现利用本公开的多机械臂协作采收机器人采收蔬菜一次完成识别、采收和分拣，避免二次作业，从而减少因二次作业造成的蔬菜破损问题；本公开的多机械臂协作采收机器人适用于对生菜、白菜、花菜等工厂化栽培的蔬菜进行采收，适用性广。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

为了更清楚地说明本公开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，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本公开实施例所述多机械臂协作采收机器人的结构示意图；

图2为本公开实施例所述多机械臂协作采收机器人的采收机械手靠近生菜时的状态示意图；

图3为本公开实施例所述多机械臂协作采收机器人的采收机械手采收托举和切割生菜时的状态示意图。

其中，1-安装架；2-识别桁架；3-采收桁架；4-分级桁架；5-识别装置；6-采收机械手；7-分级机械手；8-置物架；9-一等菜分级输送带；10-二等菜分级输送菜；11-装运箱；12-行走轮；13-转向器；14-挡板；15-生菜；

101-第一立柱；102-第二立柱；103-第三立柱；104-横梁；

301-第一夹持指；302-采摘刀；303-第二夹持指。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本公开的上述目的、特征和优点，下面将对本公开的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本公开，但本公开还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。

如图1所示，本公开实施例提供了一种多机械臂协作采收机器人，包括：安装架1及安装在安装架1上的识别桁架2、采收桁架3和分级桁架4。其中，识别桁架2上设有用于识别目标蔬菜的识别装置5；采收桁架3上设有用于采收识别出的目标蔬菜的采收机械手6；分级桁架4上设有用于对采收的目标蔬菜进行分级的分级机械手7。

本公开实施例提供的多机械臂协作采收机器人，安装架1上安装有识别桁架2、采收桁架3和分级桁架4，识别桁架2上设置的识别装置5可用于识别目标蔬菜(例如可用于识别蔬菜是否成熟，从而识别出成熟的蔬菜)，采收桁架3上的采收机械手6可用于对识别出的目标蔬菜(如成熟的蔬菜)进行采收，分级桁架4上的分级机械手7可用于对采收的目标蔬菜(如成熟的蔬菜)进行分级(例如根据蔬菜的优质等级对采收的目标蔬菜进行分拣)，从而实现利用本公开的多机械臂协作采收机器人采收蔬菜一次完成识别、采收和分拣，避免二次作业，从而减少因二次作业造成的蔬菜破损问题。

需要说明的是，本公开的多机械臂协作采收机器人适用于对生菜、白菜、花菜等工厂化栽培的蔬菜进行采收，适用性广。图1中仅以采收生菜为例(图1中的标号15表示生菜)，对本公开的多机械臂协作采收机器人进行了结构示意，其仅用于辅助说明本公开的多机械臂协作采收机器人的结构，不用于对本公开的多机械臂协作采收机器人的用途等进行限定。

在一些实施例中，如图1所示，识别装置5为图像识别***。具体实现时，可通过图像识别***采集待采收蔬菜(如生菜)的图像，根据采集的图像从待采收的蔬菜中识别出成熟的蔬菜；也可根据需要通过图像识别***采集待采收蔬菜的视频，根据采集的视频从待采收的生菜中识别出成熟的蔬菜。

在一个具体实施例中，图像识别***可以采用两个指标对待采收的生菜(如球生菜)是否成熟进行识别，一是球生菜的中心圆直径介于11.2cm到12.2cm之间；二是球生菜的叶片外轮廓之间俯视图投影夹角，最大和最小差不大于45度。若满足上述两个指标，则判断所识别的生菜为成熟的生菜。

在一个具体实施例中，如图1所示，安装架1包括相对设置的两个第一立柱101，识别桁架2的两端分别与两个第一立柱101的顶端固定连接，两个第一立柱101用于支撑识别桁架2，识别装置5安装在识别桁架2的中部位置，利用识别装置5对待采收的蔬菜进行识别，以从待采收的蔬菜中识别出能够采收的目标蔬菜，方便后续采收工作。

在一些实施例中，如图1所示，安装架1上安装有用于放置采收的目标蔬菜的置物架8，置物架8上设有用于对放置的目标蔬菜进行检测分级的检测装置。具体实现时，可以利用检测装置对放置在置物架8上的目标蔬菜进行检测，例如该检测装置可以包括称重传感器，利用称重传感器对放置在置物架8上的目标蔬菜(如生菜)进行称重，一般而言重量较重的生菜的质量更优，从而可根据生菜的重量对生菜进行分级分拣，进而实现一次完成识别、采收和分拣的目的。当然，检测装置不限于包括称重传感器，也可以包括能够对生菜的叶片是否破损进行检测的检测元件等，从而还可根据生菜的叶片是否破损等对生菜进行分级分拣，进而实现一次完成识别、采收和分拣的目的。

在一个具体实施例中，如图1所示，安装架1包括相对设置的两个第二立柱102，采收桁架3的两端分别与两个第二立柱102的顶端固定连接，两个第二立柱102用于支撑采收桁架3；置物架8设于采收桁架3的下方，置物架8的两端分别与两个第二立柱102的侧部固定连接。采收桁架3上安装有间隔设置的多个采收机械手6，置物架8上设有与多个采收机械手6一一对应的多个置物位，采收机械手6能够将采收的蔬菜(如生菜)放置到与之对应的置物位上。每一置物位处设有一检测传感器(如称重传感器)，以利用该检测传感器对放置在相应的置物位上的生菜进行检测，从而根据检测结果对生菜进行分级。

在一些实施例中，如图1所示，安装架1上安装有至少两条分级输送带，分级机械手7用于根据检测装置的检测结果将置物架8上的目标蔬菜放置在对应的分级输送带上。如此可以利用分级机械手7将不同等级的目标蔬菜放置在不同的分级输送带上，从而完成对采收的目标蔬菜的分拣工作。具体实现时，可以根据分级输送带的数量合理设置分级机械手7的数量，例如可设置分级机械手7的数量与分级输送带的数量相等，采用同一分级机械手7将相同等级的目标蔬菜分拣到同一分级输送带上。

在一些实施例中，如图1所示，沿分级输送带的始端向末端的方向，分级输送带向下倾斜设置(如向下倾斜15度角)，分级输送带的末端用于盛接装运箱11。如此可以通过分级输送带将分拣的蔬菜传输到相应的装运箱11内，利用装运箱11对分类好的蔬菜进行周转搬运。

在一个具体实施例中，如图1所示，安装架1包括相对设置的两个第三立柱103，分级桁架4的两端分别与两个第三立柱103的顶端固定连接，两个第三立柱103用于支撑分级桁架4；分级桁架4的下方设有两条分级输送带，分别为一等菜分级输送带9和二等菜分级输送带10，每条分级输送带的两端分别与两个第三立柱103的侧部固定连接。分级桁架4上安装有间隔设置的两个分级机械手7，其中一个分级机械手7可以用来将质量好的成熟的生菜通过一等菜分级输送带9运输到一个装运箱11内，另一个分级机械手7可以用来将成熟的由破损的生菜通过二等菜分级输送带10运输到另外一个装运箱11内。

在一个具体实施例中，如图1所示，识别桁架2、采收桁架3和分级桁架4三组桁架间隔设置且相互平行，三组桁架通过两根横梁104连接为一体，三组桁架的一端与其中一根横梁104连接，三组桁架的另一端与另一根横梁104连接。

在一些实施例中，如图1所示，安装架1的底部安装有行走轮12，安装架1上设有用于控制设备的前进方向的转向器13。通过在安装架1的底部设置行走轮12，以实现移动作业，完成对不同位置的待采收蔬菜的采收工作；转向器13用来控制该多机械臂协作采收机器人在地面上行走时的前进方向。

在一些实施例中，如图1所示，行走轮12的数量为多个，多个行走轮12两两为一组，用于栽培蔬菜的苗床的两侧分别设置有挡板14，行走轮12能够在挡板14形成的轨道上行走。用于栽培蔬菜的苗床可以多用途，用来当做轨道，轨道上可以行走，行走轮12用于驱动该多机械臂协作采收机器人在轨道上行走。

在一些实施例中，如图2和图3所示，采收机械手6包括机械手本体和活动安装在机械手本体上的夹持装置和采摘刀302，夹持装置用于托举识别出的目标蔬菜，采摘刀302用于剪除被托举的目标蔬菜的根部。具体实现时，先将采收机械手6前进到待采收的目标蔬菜的下方，然后利用夹持装置托举待采收的目标蔬菜，再利用采摘刀302剪除被托举的目标蔬菜的根部，实现对待采收的目标蔬菜的采收工作。

在一个具体实施例中，如图2和图3所示，夹持装置包括两个相背设置的充气式夹持指(即第一夹持指301和第二夹持指303)，两个夹持指水平对向旋转185度以共同托举识别出的目标蔬菜。采用充气式夹持指对待采收的蔬菜进行托举，可以减少采收机械手采收蔬菜过程中对蔬菜造成损伤。

具体实现时，先将采收机械手6前进到待采收的目标蔬菜的下方，如图2所示，为采收机械手6靠近待采收的目标蔬菜的状态示意图；然后将左侧的夹持指(即第一夹持指301)和右侧的夹持指(即第二夹持指303)水平对向旋转，例如左侧的夹持指按照图2所示的方向水平向纸面内顺时针旋转一定角度(例如185度、180度、175度等预设角度)、右侧的夹持指按照图2所示的方向水平向纸面内逆时针旋转一定角度(例如185度、180度、175度等预设角度)，优选地，左侧的夹持指和右侧的夹持指的旋转方向相反、旋转角度相同，形成如图3所示的状态，图3为采收机械手6采收托举和切割生菜时的状态示意图，利用两个夹持指共同托举待采收的目标蔬菜；再利用采摘刀302剪除被托举的目标蔬菜的根部，实现对待采收的目标蔬菜的采收工作。

需要说明的是，为了保证采收蔬菜的安全性，并避免采摘刀302损伤到待采收蔬菜的其它部位，采摘刀302先是闭合，到达待采收的目标蔬菜的下方后张开，再前进，然后闭合切断待采收的目标蔬菜的根部。

在一些实施例中，为了避免采收机械手6采收蔬菜过程中对蔬菜造成损伤，优选地，采收机械手6的夹持装置采用柔性件。在一个具体实施例中，夹持装置的两个夹持指(即第一夹持指301和第二夹持指303)均为具有充气腔的柔性件，夹持指的充气腔用于充入高压气体。具体地，充入的高压气体可以为压力值大于或等于2.2个大气压的高压气体。通过向夹持指的充气腔充入高压气体，使得夹持指被充气后形成为手臂形状。当然，夹持装置不限于采用上述充气式的柔性件，也可以采用其它结构形式的柔性件。

在一些实施例中，为了确保夹持指对蔬菜的托举效果，夹持指形成为向上凸出的弧形结构。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本公开的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本公开。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本公开的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本公开将不会被限制于本文所述的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (5)

1.一种多机械臂协作采收机器人，其特征在于，包括安装架及安装在所述安装架上的识别桁架、采收桁架和分级桁架；

其中，所述识别桁架上设有用于识别目标蔬菜的识别装置；

所述采收桁架上设有用于采收识别出的目标蔬菜的采收机械手，所述采收机械手的数量为多个且间隔设置在所述采收桁架上，所述安装架上安装有用于放置采收的目标蔬菜的置物架，所述置物架上设有与多个所述采收机械手一一对应的置物位，每个所述置物位处设有用于对放置的目标蔬菜进行检测分级的检测装置；

所述分级桁架上设有用于根据所述检测装置的检测结果对采收的目标蔬菜进行分级的分级机械手，所述安装架上安装有至少两条分级输送带，所述分级机械手用于根据所述检测装置的检测结果将所述置物架上的目标蔬菜放置在对应的所述分级输送带上，沿所述分级输送带的始端向末端的方向，所述分级输送带向下倾斜设置，所述分级输送带的末端用于盛接装运箱；

所述安装架的底部安装有行走轮，所述安装架上设有用于控制设备的前进方向的转向器；所述行走轮的数量为多个，多个所述行走轮两两为一组，用于栽培蔬菜的苗床的两侧分别设置有挡板，所述行走轮能够在所述挡板形成的轨道上行走。

2.根据权利要求1所述的多机械臂协作采收机器人，其特征在于，所述采收机械手包括机械手本体和活动安装在所述机械手本体上的夹持装置和采摘刀，所述夹持装置用于托举识别出的目标蔬菜，所述采摘刀用于剪除被托举的目标蔬菜的根部。

3.根据权利要求2所述的多机械臂协作采收机器人，其特征在于，所述夹持装置包括两个相背设置的充气式夹持指，两个所述夹持指水平对向旋转185度以共同托举识别出的目标蔬菜。

4.根据权利要求3所述的多机械臂协作采收机器人，其特征在于，所述夹持指为具有充气腔的柔性件，所述夹持指的充气腔用于充入高压气体。

5.根据权利要求1所述的多机械臂协作采收机器人，其特征在于，所述识别装置为图像识别***。

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