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申请/专利权人：西北农林科技大学

摘要：本发明提供一种酿酒葡萄抹芽机器人及抹芽方法，包括深度相机和固定支架，所述深度相机的底部连接有固定支架，所述深度相机通过固定支架后方的2个M3固定孔与固定支架栓接固定，所述深度相机通过电线电性连接有主控制器；所述固定支架中部的圆形通孔内通过M2固定孔固定安装有激光模块，所述固定支架的底面连接有机械臂，所述机械臂通过末端的4个M3固定孔与固定支架栓接固定；本发明通过使用RGB‑D技术、深度学习技术、运动路径规划方法，对春季酿酒葡萄副芽进行抹除，在对春季酿酒葡萄副芽的高效、高精度定位的同时，降低抹芽造成的果园污染，提高抹芽自动化程度及果园整体产量，降低果园管理人员劳动强度和人力成本。

主权项：1.一种基于酿酒葡萄抹芽机器人的酿酒葡萄抹芽方法，所述酿酒葡萄抹芽机器人包括深度相机1和固定支架2，其特征在于：所述深度相机1的底部连接有固定支架2，所述深度相机1通过固定支架2后方的2个M3固定孔与固定支架2栓接固定，所述深度相机1通过电线电性连接有主控制器5；所述固定支架2中部的圆形通孔内通过M2固定孔固定安装有激光模块3，所述固定支架2的底面连接有机械臂4，所述机械臂4通过末端的4个M3固定孔与固定支架2栓接固定，所述激光模块3通过杜邦线与机械臂4末端GPIO接口连接，所述主控制器5固定于机械臂4底部的内侧，所述机械臂4底部连接有履带式底盘6，所述履带式底盘6通过其表面固定板的4个M4固定孔与机械臂4栓接固定；酿酒葡萄抹芽方法，包括以下步骤：S1、履带式底盘6缓慢向前移动，机械臂4读取电机编码器数据，进行初始化校准，校准完毕后，主控制器5通过控制深度相机1启动，深度相机1进行参数初始化后，运行色彩传感器，主控制器5获得深度相机1的RGB图像后，运行基于深度学习的目标检测网络，识别RGB图像中的双生芽；S2、检测到双生芽后，主控制器5控制履带式底盘6停止运行，并记录双生芽形心在相机坐标系下的二维坐标；S3、主控制器5控制深度相机1对该双生芽形心在相机坐标系下的二维坐标进行深度数据的获取，深度相机1利用其自身的红外激光发射器和红外传感器获取当前二维坐标下的深度数据，根据深度相机1内参比例尺的对应关系，通过双线性插值手段，转换为双生芽形心处的深度坐标，主控制器5记录此时双生芽形心在世界坐标系下的三维坐标；S4、主控制器5将记录的双生芽形心在世界坐标系下的三维坐标发布至ROS节点，通过ROS中的RViz平台，确定机械臂4与双生芽形心之间的坐标转换关系，并将坐标转换关系以四元数形式进行记录；S5、机械臂4与双生芽之间表达的四元数，经由RViz平台中的MoveIt插件，加载至路径规划模型，生成的路径轨迹由机械臂4接收，并按该路径轨迹进行执行；S6、机械臂4运动到第一指定点位后，主控制器5控制深度相机1运行色彩传感器，主控制器5获得深度相机1的RGB图像后，运行基于深度学习的目标检测网络，识别RGB图像中的副芽；S7、检测到副芽后，主控制器5记录副芽形心在相机坐标系下的二维坐标；S8、主控制器5控制深度相机1对该副芽形心在相机坐标系下的二维坐标进行深度数据的获取，深度相机1利用其自身的红外激光发射器和红外传感器获取当前二维坐标下的深度数据，根据深度相机1内参比例尺的对应关系，通过双线性插值手段，转换为副芽形心处的深度坐标，主控制器5记录此时副芽形心在世界坐标系下的三维坐标；S9、主控制器5将记录的副芽形心在世界坐标系下的三维坐标发布至ROS节点，通过ROS中的RViz平台，确定机械臂4与副芽形心之间的坐标转换关系，并将坐标转换关系以四元数形式进行记录；S10、机械臂4与副芽之间表达的四元数，经由RViz平台中的MoveIt插件，加载至路径规划模型，生成的路径轨迹由机械臂4接收，并按该路径轨迹进行执行；S11、机械臂4运动到第二指定点位后，主控制器5经由TTL方式控制机械臂4末端的GPIO接口，从而控制激光模块3发射激光，对副芽进行抹除；S12、副芽抹除完毕后，主控制器5控制深度相机1运行色彩传感器，主控制器5获得深度相机1的RGB图像后，运行基于深度学习的目标检测网络，识别RGB图像中的副芽，若4帧图像均未检测到副芽，机械臂4恢复初始位置，主控制器5控制履带式底盘6缓慢向前移动，否则重复执行上述步骤；所述S1中主控制器5通过USBType-C线控制深度相机1；所述S3中深度相机1的内参为把图像坐标系转化为相机坐标系，通过对葡萄双生芽与副芽在图像坐标系下的形心坐标进行配准；所述S10中机械臂4读取自身末端位置，判断此时葡萄副芽坐标是否处于作业空间中，若不符合，机械臂4恢复初始位置，若符合，进行逆运动学解析，解析结果代入A*算法在Moveit中进行最优路径规划。

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