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一种苹果激光疏花机器人系统

来源：花匠小妙招时间：2024-12-28 22:39

一种苹果激光疏花机器人系统

本技术属于农业机器人疏花领域，具体涉及一种苹果激光疏花机器人系统。

背景技术：

1、我国黄土高原地区因其独特的地理位置、土壤优势成为世界优质苹果产区之一。在果树生长发育过程中，会形成大量成花，但仅有10%左右的有用花量，且苹果生产大小年现象普遍存在，疏花可以在结果点疏除弱花、密生花等，节约边花生长所需营养，集中营养保证中心花的生长，提高果品质量，保证优质高产。目前以人工疏花和化学疏花两种疏花方式为主，人工疏花是指从花序伸出期开始，依靠农户根据树势强弱、品种特性、花序多少，人工摘除剪除弱花、密生花等多余的花，人工疏花效率低、成本高且劳动强度大；化学疏花是指果农通过向果树喷施化学试剂去除多余的花和果实，化学疏花对果农要求高，需掌握不同喷施时期，喷施浓度等对疏花效果影响较大因素，且喷施过程中对花不具备选择性，及苹果表面药物残留的食品安全问题受到广泛关注。

技术实现思路

1、本实用新型所要解决的技术问题在于针对现有技术中苹果人工疏花和化学疏花的不足，提出一种苹果激光疏花机器人系统，通过激光疏花，对弱花、密生花等多余的花进行精准灭活，保证中心花的正常生长，提高果品质量。

2、为实现上述目的，本实用新型的技术方案为：

3、一种苹果激光疏花机器人系统，其特征在于：包括激光疏花模块、疏花视觉模块、自动导航模块。

4、所述激光疏花模块包括末端激光疏花器（2）、机械臂（4）和工控机（9），所述机械臂（4）为六轴机械臂，用于安装末端激光疏花器（2），并由工控机（9）控制其转动，将末端激光疏花器（2）移动到需要疏花的位置，引导末端激光疏花器（2）完成激光疏花作业，一端通过旋转底座（5）连接在履带车（12）上，另一端通过疏花器底座（3）连接末端激光疏花器（2），相邻节之间可以绕关节相对转动；所述末端激光疏花器（2），用于激光疏花作业；所述工控机（9）分析处理苹果树的开花图像信息，提取苹果树上需要疏花的位置信息，规划并控制机械臂（4）和末端激光疏花器（2）完成激光疏花作业。

5、所述疏花视觉模块包括深度像机（6）、伸缩杆（7）和工控机（9），所述深度像机（6）对称安装在伸缩杆（7）上，用于获取苹果花的图像信息并将苹果花的图像信息采集到工控机（9）中；所述工控机（9）识别深度像机（6）采集到的苹果花的图像信息，确定需要疏花的位置，并可以根据苹果树的高矮调节伸缩杆（7）的长度；所述伸缩杆（7）安装在履带车（12）的中间，由工控机（9）调节高度。

6、所述自动导航模块包括工控机（9）、ccd摄像机（10）、rtk-gnss导航单元（11）和履带车（12），所述rtk-gnss导航单元（11）安装在履带车的前方，用于获取定位信息并将定位信息传递给工控机（9）；所述ccd摄像机（10）安装在履带车的正前方，用于获取苹果园路况的图像信息并将图像信息传递给工控机（9）；所述工控机（9）接收rtk-gnss导航单元（11）传递的定位信息，分析处理ccd摄像机（10）传递的图像信息，获取导航参数并将导航参数传递到履带车（12），控制履带车（12）的移动；所述履带车（12）根据工控机（9）传递的导航参数在苹果园中移动，作为激光疏花机器人的动力移动平台。

7、所述显示器（8）安装在工控机（9）上，农户可通过显示器（8）查看自动导航模块获取的定位信息、导航路径规划和疏花视觉模块采集到的苹果花的图像信息。

8、本实用新型基于上述设计，其工作原理是：

9、履带车（12）根据自动导航模块规划好的路径在苹果园中移动，在行走过程中，当疏花视觉模块识别到苹果树上需要疏花的位置时，履带车停止运动，机械臂（4）在疏花视觉模块的辅助下，开始激光疏花作业，首先工控机控制机械臂将末端激光疏花器对准苹果花序，激光头（1）对准边花，激光头（1）发射激光杀死边花，完成一次疏花作业；疏花完成后，机械臂（4）移动回原点，末端激光疏花器（2）收缩闭合，方便下一次疏花作业，履带车（12）继续根据自动导航模块根据规划好的路径在苹果园中移动，完成整个苹果园的疏花作业。

10、本实用新型的有益效果主要表现在：

11、一种苹果激光疏花机器人系统，利用机械结构和人工智能进行苹果激光疏花作业，降低了农户的劳动强度，提升疏花质量，利用激光疏花，避免了对药物的使用，机器人疏花效率高、控制灵活、智能化程度高。

技术特征：

1.一种苹果激光疏花机器人系统，其特征在于：包括激光疏花模块、疏花视觉模块、自动导航模块，所述激光疏花模块包括末端激光疏花器（2）、机械臂（4）和工控机（9），所述机械臂（4）为六轴机械臂，用于安装末端激光疏花器（2），并由工控机（9）控制其转动，将末端激光疏花器（2）移动到需要疏花的位置，引导末端激光疏花器（2）完成激光疏花作业，一端通过旋转底座（5）连接在履带车（12）上，另一端通过疏花器底座（3）连接末端激光疏花器（2），相邻节之间可以绕关节相对转动，所述末端激光疏花器（2），用于激光疏花作业，所述工控机（9）分析处理苹果树的开花图像信息，提取苹果树上需要疏花的位置信息，规划并控制机械臂（4）和末端激光疏花器（2）完成激光疏花作业；所述疏花视觉模块包括深度像机（6）、伸缩杆（7）和工控机（9）；所述自动导航模块包括工控机（9）、ccd摄像机（10）、rtk-gnss导航单元（11）和履带车（12）。

2.根据权利要求1所述的一种苹果激光疏花机器人系统，其特征在于：所述疏花视觉模块包括深度像机（6）、伸缩杆（7）和工控机（9），所述深度像机（6）对称安装在伸缩杆（7）上，用于获取苹果花的图像信息并将苹果花的图像信息采集到工控机（9）中；所述工控机（9）识别深度像机（6）采集到的苹果花的图像信息，确定需要疏花的位置，还可以根据苹果树的高矮调节伸缩杆（7）的长度；所述伸缩杆（7）安装在履带车（12）的中间，由工控机（9）调节高度。

3.根据权利要求1所述的一种苹果激光疏花机器人系统，其特征在于：所述自动导航模块包括工控机（9）、ccd摄像机（10）、rtk-gnss导航单元（11）和履带车（12），所述rtk-gnss导航单元（11）安装在履带车的前方，用于获取定位信息并将定位信息传递给工控机（9）；所述ccd摄像机（10）安装在履带车的正前方，用于获取苹果园路况的图像信息并将图像信息传递给工控机（9）；所述工控机（9）接收rtk-gnss导航单元（11）传递的定位信息，分析处理ccd摄像机（10）传递的图像信息，获取导航参数并将导航参数传递到履带车（12），控制履带车（12）的移动；所述履带车（12）根据工控机（9）传递的导航参数在苹果园中移动，作为激光疏花机器人的动力移动平台。

技术总结
本技术公开了一种苹果激光疏花机器人系统，包括疏花视觉模块、激光疏花模块、自动导航模块；所述的疏花视觉模块包括深度像机、伸缩杆和工控机，工控机处理深度像机获取到的苹果花的图像信息，确定疏花位置；所述的激光疏花模块包括末端激光疏花器、机械臂和工控机，机械臂在工控机的控制下，引导末端激光疏花器完成激光疏花作业；所述的自动导航模块包括工控机、CCD摄像机、RTK‑GNSS导航单元和履带车，工控机处理RTK‑GNSS导航单元和CCD摄像机获取的信息，控制履带车的移动。本技术通过激光灼烧，对花序中的弱花、密生花等多余的边花进行精准灭活，不仅解决现有的苹果疏花作业劳动强度大、药物残留等问题，而且能够实现精准疏花、无损疏花和绿色疏花。

技术研发人员：杨福增,许翔虎,张龙海,杨金萍,杜子星,王旺
受保护的技术使用者：西北农林科技大学
技术研发日：20230308
技术公布日：2024/1/14