1.全自动垄作式草莓采摘机器人,其特征在于:它包括用于带动整个机器人行走的移动底盘装置(1);所述移动底盘装置(1)上安装有用于控制机器人移动路径的自动循迹装置(2);所述移动底盘装置(1)的顶部通过多根支撑立柱(3)支撑安装有顶板(4),所述顶板(4)的顶部两侧对称安装有多自由度机械臂(6),所述多自由度机械臂(6)的末端安装有用于对草莓采摘的机械手(7);所述多自由度机械臂(6)的两侧并位于顶板(4)的顶部对称布置安装有丝杠机构(5),所述丝杠机构(5)上安装有用于盛放草莓的草莓存储框(10),所述顶板(4)上安装有用于识别草莓的果实识别检测装置。
2.根据权利要求1所述全自动垄作式草莓采摘机器人,其特征在于:所述移动底盘装置(1)包括底盘(101),所述底盘(101)的底部四角通过电机支架(103)支撑安装有行走电机(102),所述行走电机(102)的输出轴安装有麦克纳姆轮(104),所述行走电机(102)通过信号线与电机驱动器(105)相连,所述电机驱动器(105)通过信号线与控制器相连。
3.根据权利要求1所述全自动垄作式草莓采摘机器人,其特征在于:所述自动循迹装置(2)包括固定在移动底盘装置(1)的底盘(101)底部的pid循迹模块(204),在底盘(101)的顶部分别通过安装支架(202)固定安装有超声波避障模块(201),所述pid循迹模块(204)和超声波避障模块(201)都分别通过信号线与控制器(203)相连。
4.根据权利要求1所述全自动垄作式草莓采摘机器人,其特征在于:所述多自由度机械臂(6)包括机械臂转动底盘(601),所述机械臂转动底盘(601)的主轴上安装有转盘(602),所述转盘(602)的顶部固定安装有第一臂(603),所述第一臂(603)的顶部通过第一舵机(604)安装有第二臂(605),所述第二臂(605)的顶端通过第二舵机(607)安装有第三臂(606),所述第三臂(606)的顶端通过第三舵机(608)安装有第四臂(609),所述第四臂(609)的末端通过舵机安装座(610)安装有第四舵机(611),所述第四舵机(611)的输出轴与机械手(7)连接。
5.根据权利要求1或4所述全自动垄作式草莓采摘机器人,其特征在于:所述机械手(7)包括机械手安装座(701),所述机械手安装座(701)的顶部固定安装有第五舵机(702),所述第五舵机(702)的输出轴穿过机械手安装座(701),并在其末端安装有同步连杆机构,所述同步连杆机构与对称布置的机械夹指(703)相连,所述机械夹指(703)通过滑动配合安装在机械手安装座(701)前端的滑轨(705)上;所述机械夹指(703)的内端面安装有用于抱紧草莓的切枝包容拾取器(704)。
6.根据权利要求5所述全自动垄作式草莓采摘机器人,其特征在于:所述同步连杆机构包括安装在第五舵机(702)输出轴上的转臂(707),所述转臂(707)的两端分别通过连杆(706)与对应侧机械夹指(703)的尾端铰接相连,并带动两个机械夹指(703)实现夹紧或者松开动作。
7.根据权利要求1所述全自动垄作式草莓采摘机器人,其特征在于:所述丝杠机构(5)包括固定在顶板(4)顶部的步进电机(501),所述步进电机(501)的输出轴通过联轴器(502)与丝杠(504)相连,所述丝杠(504)通过轴承座安装在丝杠支座(503)之间,所述丝杠支座(503)固定安装在顶板(4)的顶部,所述丝杠(504)上通过丝杠传动配合安装有螺母座(507),所述螺母座(507)与滑块(506)固定相连,所述滑块(506)与固定在顶板(4)上的滑轨(505)构成滑动配合,所述草莓存储框(10)固定安装在滑块(506)的顶部。
8.根据权利要求1所述全自动垄作式草莓采摘机器人,其特征在于:所述果实识别检测装置包括固定在顶板(4)顶部前端的第一摄像头(9),还包括固定在顶板(4)中心部位的摄像云台装置(8),所述摄像云台装置(8)包括伸缩杆底座(804),所述伸缩杆底座(804)固定安装在顶板(4)的中心部位,所述伸缩杆底座(804)的顶部安装有伸缩杆(803),所述伸缩杆(803)的顶部通过云台(802)安装有第二摄像头(801)。
9.根据权利要求8所述全自动垄作式草莓采摘机器人,其特征在于:所述第一摄像头(9)和第二摄像头(801)采用openmv摄像头,用于识别草莓作物的茎、叶、花、果实颜色,使得多自由度机械臂(6)和机械手(7)快速移动寻找果实,进而通过识别草莓的形状轮廓以及红色鲜艳程度,确定是否成熟,是否达到采摘要求;并结合负反馈控制系统通过输入量与输出量数据比较来准确定位果实位置以及实现成熟果实的抓取;通过调整预先设定的草莓形状轮廓阈值以及颜色阈值来实现草莓识别。
10.权利要求1-9任意一项所述全自动垄作式草莓采摘机器人的使用方法,其特征在于它包括以下步骤:
步骤1:将上述的机器人放入到草莓种植园的种植垄之间的位置;
步骤2:启动上述的机器人,通过移动底盘装置(1)配合自动循迹装置(2)控制机器人在种植园内部行走,并沿着草莓种植垄行走;
步骤3:在行走过程中,启动上述的果实识别检测装置,通过果实识别检测装置的第一摄像头(9)和第二摄像头(801)识别草莓作物的茎、叶、花、果实颜色,并根据预设的草莓形状轮廓阈值以及颜色阈值来实现草莓识别;
步骤4:待草莓识别完成之后,通过控制器(203)控制多自由度机械臂(6)和机械手(7)动作,并移动到草莓所在位置,启动机械手(7);
步骤5:通过机械手(7)的第五舵机(702)带动转臂(707),通过转臂(707)同步带动与之铰接相连的连杆(706),通过连杆(706)同步驱动另一端的机械夹指(703),通过机械夹指(703)带动切枝包容拾取器(704)将需要采摘的草莓抱紧,并通过其自带的伸缩旋转刀片将草莓的根茎剪断;
步骤6:通过控制器(203)控制机械臂多自由度机械臂(6)和机械手(7)将已经采摘的草莓放置到草莓存储框(10)内部;
步骤7:在草莓放置过程中,通过控制丝杠机构(5)调整草莓存储框(10)的放置位置,通过丝杠机构(5)的步进电机(501)驱动丝杠(504),进而通过丝杠(504)驱动螺母座(507),进而通过螺母座(507)带动滑块(506),通过滑块(506)带动其顶部的草莓存储框(10)移动,进而对其位置进行调节;
步骤8:待一个草莓采摘完成之后,再进行下个草莓的采摘。