一种矮化密植枣树修剪、环割机器人.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110063157A(43)申请公布日2019.07.30(21)申请号201910362313.4(22)申请日2019.04.30(71)申请人浙江大学地址310058浙江省杭州市西湖区余杭塘路866号(72)发明人蒋焕煜马保建王栋陈词(74)专利代理机构杭州求是专利事务所有限公司33200代理人万尾甜韩介梅(51)Int.Cl.A01G3/08(2006.01)A01G3/00(2006.01)B25J5/00(2006.01)B25J19/02(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图9页(54)发明名称一种矮化密植枣树修剪、环割机器人(57)摘要本发明公开了一种矮化密植枣树修剪、环割机器人平台，包括移动车架系统、修剪系统、环割系统；移动车架系统包括门型车架、辊筒、六自由度机械臂、第一圆盘锯、工控机、激光雷达等；修剪系统包括支撑杆、第二圆盘锯、支撑架、第一气压缸；环割系统包括由第一外圆轨道、第二外圆轨道一端铰接形成的完整圆形轨道、第二气压缸、第一连杆、第二连杆和第三连杆等，本发明通过对矮化密植枣树树冠骨架三维信息的获取，结合自动化修剪的人工智能系统，准确定位枣树树冠骨架剪枝点和环割的位置，实现矮化密植枣树树冠自动化修剪、环割作业，可提高枣树树冠修剪、环割质量以及人工的劳动效率，降低用工成本和修剪、环割时的劳动强度。CN110063157ACN110063157A权利要求书1/2页1.一种矮化密植枣树修剪、环割机器人，其特征在于：包括移动车架系统(15)、修剪系统(37)、环割系统(32)；移动车架系统(15)包括门型车架(2)及均安装于门型车架上的辊筒(4)、六自由度机械臂(6)、第一圆盘锯(14)、工控机(9)、激光雷达(10)；辊筒(4)一端通过连接轴(5)与门型车架(2)相连接，在辊筒(4)上连接有若干拨杆(3)，连接轴(5)由电机驱动可带动辊筒(4)转动；六自由度机械臂(6)一端与门型车架(2)连接，另一端安装有RGB-D深度相机(11)，工控机(9)用于控制激光雷达(10)、六自由度机械臂(6)及RGB-D深度相机(11)；修剪系统(37)安装于六自由度机械臂(6)上，包括支撑杆(33)、第二圆盘锯(34)、支撑架(35)、第一气压缸(36)；第一气压缸(36)与六自由度机械臂(6)相连，支撑杆(33)与第一气压缸(36)相连接；支撑架(35)一端与第一气压缸(36)可伸缩端相连，另一端与第二圆盘锯(34)转动相连；环割系统(32)通过支撑轴(25)安装于六自由度机械臂(6)上，包括由第一外圆轨道(16)、第二外圆轨道(17)一端铰接形成的完整圆形轨道、第二气压缸(21)、第一连杆(23)、第二连杆(26)和第三连杆(30)，在第一外圆轨道(16)、第二外圆轨道(17)内圈均设有齿轮，形成完整的圆形内齿轮(18)，第三连杆(30)一端与第二电机(31)连接，另一端与第一外圆轨道(16)连接，第二电机(31)固连在支撑轴(25)上，支撑轴(25)末端与第二外圆轨道(17)固连，圆形轨道上安装滑块(19)，第二气压缸(21)与滑块(19)固连，在第二气压缸(21)上安装有第一电机(20)和齿轮(38)，齿轮(38)由第一电机(20)驱动并与内齿轮(18)啮合，在第二气压缸(21)可伸缩端安装有两根推杆(22)，两推杆(22)分别与第一连杆(23)、第二连杆(26)铰接，第一连杆(23)与第二连杆(26)铰接形成剪刀状，在第一连杆(23)末端固定有压力传感器(28)，在第二连杆(26)末端安装有环割刀片(27)。2.根据权利要求1所述的矮化密植枣树修剪、环割机器人，其特征在于：在门型车架(2)上还安装有太阳能板(8)和蓄电池(13)，此外门型车架上还设有LED灯(7)为RGB-D深度相机(11)提供光源环境，太阳能板(8)与蓄电池(13)相连，蓄电池(13)给LED灯(7)供电；门型车架(2)底部还设置有车轮(1)。3.根据权利要求1所述的矮化密植枣树修剪、环割机器人，其特征在于：所述的工控机(9)内部安装有Ubuntu16.04操作系统，在其操作系统上装有Kinetic版本的ROS系统。4.根据权利要求3所述的矮化密植枣树修剪、环割机器人，其特征在于：所述的RGB-D深度相机(11)，采用KinectV2相机，其对枣树进行三维重建的方法如下：1)RGB-D深度相机(11)正面采集枣树的第一帧信息，包括枣树的彩色图，枣树的深度图像，枣树的点云图像；2)RGB-D深度相机(11)旋转45度再采集枣树的第二帧信息，也包括枣树的彩色图像，枣树的深度图像，枣树的点云图像；3)通过调用Kinetic版本ROS系统内部的Opencv3.1库中的O