1.一种模仿人手型的草莓采摘机器,其特征在于:包括龙门支架、水平滑块、竖直杆、竖向滑块、定位导航装置、草莓采摘装置和果实收集装置;
龙门支架的数量与草莓垄的数量相等,龙门支架沿草莓垄的长度方向架设,一个草莓垄对应一个龙门支架;
每个龙门支架均包括位于草莓垄上方且沿草莓垄长度方向布设的水平导轨;水平滑块与水平导轨滑动连接,竖直杆的顶端与水平滑块固定连接;
竖向滑块滑动套装在竖直杆的外周,并能沿竖直杆的高度方向进行升降;
竖向滑块的一个侧面上设置有相互平行的上部滑块运动导槽和下部滑块运动导槽,且上部滑块运动导槽的长度方向与草莓垄的长度方向相垂直;上部滑块运动导槽中滑动连接有上部滑块,下部滑块运动导槽中滑动连接有下部滑块;
草莓采摘装置包括上部连杆、下部连杆和采摘钩爪;上部连杆的一端与上部滑块固定连接,上部连杆的另一端与采摘钩爪的顶端相铰接;下部连杆的一端与下部滑块固定连接,下部连杆的另一端与采摘钩爪的底端相铰接;上部滑块、上部连杆、采摘钩爪、下部连杆和下部滑块形成一个四连杆机构;
采摘钩爪上设置有开口、弧形槽和球形孔;开口设置在采摘钩爪的顶端中部,弧形槽的一端与开口相连通,弧形槽的另一端与球形孔相连通,弧形槽的宽度大于果茎的直径,但小于球形孔的直径;
果实收集装置位于采摘钩爪的正下方,且通过连接杆与竖向滑块底部相连接;
定位导航装置包括双目摄像机、DGPS接收机和天线;双目摄像机设置在朝向草莓垄一侧的竖向滑块上,DGPS接收机和天线设置在竖向滑块上;
还包括设置在竖向滑块上的工控机,工控机与定位导航装置相连接;
相邻两个龙门支架之间通过弧形过渡架相连接,弧形过渡架上设置有与水平导轨相连通的弧形导轨;球形孔的内壁面以及果实收集装置的内壁面均设置有弹性材料层。
2.根据权利要求1所述的模仿人手型的草莓采摘机器,其特征在于:水平滑块沿水平导轨的水平滑移由水平滑块伺服电机所驱动,水平滑块伺服电机与工控机相连接。
3.根据权利要求1所述的模仿人手型的草莓采摘机器,其特征在于:上部滑块沿上部滑块运动导槽的滑移由上部滑块伺服电机所驱动,下部滑块沿下部滑动运动导槽的滑移由下部滑块伺服电机所驱动,上部滑块伺服电机和下部滑块伺服电机均与工控机相连接。
4.根据权利要求1所述的模仿人手型的草莓采摘机器,其特征在于:竖向滑块沿竖向杆的滑移由竖向滑块伺服电机所驱动,竖向滑块伺服电机与工控机相连接。
5.一种模仿人手型的草莓采摘方法,基于权利要求1‑4任一项所述的模仿人手型的草莓采摘机器,其特征在于:包括如下步骤:步骤1,水平滑块水平滑移:在水平滑块伺服电机的驱动下,水平滑块沿龙门支架上的水平导轨滑移;
步骤2,草莓成熟度识别:在步骤1水平滑块水平滑移的过程中,双目摄像机采集面对的草莓垄图像,并将草莓垄图像传递给工控机,工控机将接收的草莓垄图像中的草莓与存储的成熟的草莓图像进行对比比较,从而进行草莓成熟度的识别;
步骤3,成熟草莓位置定位:当步骤2中,判断为草莓已成熟后,工控机结合DGPS提供的定位信息,对成熟草莓进行位置定位,并计算各成熟草莓果实的质心在世界坐标系下的坐标值;
步骤4,成熟草莓采摘:假设采摘钩爪的长度为a,工控机通过调节竖向滑块将采摘钩爪的顶端移到水平和竖直方向与草莓果实的质心平齐,纵深方向与草莓果实的质心的距离为a的位置;然后采摘钩爪在上部连杆和下部连杆的控制下进行旋转运动,将草莓果茎从采摘钩爪的开口进入并引入至弧形槽中,接着,草莓果实逐渐进入球形孔中,随着旋转运动的进行,草莓果实与草莓果茎脱离;
步骤5,草莓收集:在上部滑块伺服电机和下部滑块伺服电机的控制下,采摘钩爪反转,利用惯性将草莓果实轻轻抛落至果实收集装置中;
步骤6,草莓重复采摘:采摘钩爪复位,进行下一次采摘。