机器人的采摘规划方法及系统

技术领域

本发明涉及机器人的技术领域，尤其涉及一种机器人的采摘规划方法及系统。

背景技术

随着科技的发展，机器人逐步应用于果园中，机器人可以包括果园机器人，机器人在果园内进行巡检，并且对处于果园的果子进行自动化采摘，在现有技术中，机器人在果园内沿着移动路径移动，并移动过程中对果子进行逐一采摘，此时，机器人的采摘臂移动至果子的周边，并采摘单个果子，实现单个果子单一采摘，并非在单个空间内进行多个果子的采摘，影响机器人相对于果子的采摘效率。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，本发明提供了一种机器人的采摘规划方法及系统，基于机器人在单次采摘空间的采摘位置以及处于单次采摘空间的果子的数量触发机器人中多个采摘臂的工作，从而安排多个采摘臂的工作，并且多个采摘臂以机器人的中心为基准，并朝向处于单次采摘空间的果子移动，并同步摘取果子，以实现单次完成单个空间的果子的采摘，提高了机器人在单次空间的采摘效果，保证了机器人相对于果子的采摘效率。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种机器人的采摘规划方法，应用于果园机器人；

所述机器人的采摘规划方法，包括：

基于机器人首次进入果园的巡检信号以及果园平面图建立果园立体模型；

根据果园立体模型标记各果子的排位，并且根据各果子的排位形成多个采摘区域；

获取各采摘区域的密集系数，根据密集系数调整单次采摘空间，并定位机器人在单次采摘空间的采摘位置；

基于采摘位置以及处于单次采摘空间的果子的数量触发机器人中多个采摘臂的工作；

多个采摘臂以机器人的中心为基准，并朝向处于单次采摘空间的果子移动，并同步摘取果子，以实现单次完成单个空间的果子的采摘。

另外，本发明实施例还提供了一种机器人的采摘规划系统，所述机器人的采摘规划系统包括：

立体模块，用于基于机器人首次进入果园的巡检信号以及果园平面图建立果园立体模型；

区域模块，用于根据果园立体模型标记各果子的排位，并且根据各果子的排位形成多个采摘区域；

位置模块，用于获取各采摘区域的密集系数，根据密集系数调整单次采摘空间，并定位机器人在单次采摘空间的采摘位置；

工作模块，用于基于采摘位置以及处于单次采摘空间的果子的数量触发机器人中多个采摘臂的工作；

采摘模块，用于多个采摘臂以机器人的中心为基准，并朝向处于单次采摘空间的果子移动，并同步摘取果子，以实现单次完成单个空间的果子的采摘。

在本发明实施例中，通过本发明实施例中的方法，根据果园立体模型标记各果子的排位，并且根据各果子的排位形成多个采摘区域，以便于通过采摘区域的密集系数调整单次采摘空间，从而可以根据果子的密集程度确定单次采摘空间，提高了机器人在单次采摘的稳定性，并且基于机器人在单次采摘空间的采摘位置以及处于单次采摘空间的果子的数量触发机器人中多个采摘臂的工作，从而安排多个采摘臂的工作，并且多个采摘臂以机器人的中心为基准，并朝向处于单次采摘空间的果子移动，并同步摘取果子，以实现单次完成单个空间的果子的采摘，提高了机器人在单次空间的采摘效果，保证了机器人相对于果子的采摘效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本发明实施例中的机器人的采摘规划方法的流程示意图；

图2是本发明实施例中的行车照明中的S12的流程示意图；

图3是本发明实施例中的行车照明中的S13的流程示意图；

图4是本发明实施例中的行车照明中的S14的流程示意图；

图5是本发明实施例中的行车照明中的S15的流程示意图；

图6是本发明实施例中的机器人的采摘规划系统的结构组成示意图；

图7是根据一示例性实施例示出的一种电子装置的硬件图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例

请参阅图1至图7，一种机器人的采摘规划方法，应用于果园机器人；机器人的采摘规划方法包括：

S11：基于机器人首次进入果园的巡检信号以及果园平面图建立果园立体模型；

在本申请的实施例中，机器人首次进入果园，并对果园进行巡检，在机器人相对于果园进行巡检时，机器人拍摄果园，并且相对于果园形成巡检信号，同时，获取果园平面图。

其中，果园平面图为平面图，巡检信号含有了果园的立体图形，并且含有果子的多个角度的图片，以便于基于果园的立体图形和果子的多个角度的图片构建对应的立体模型，以便于根据图片进行立体建模，进而实现立体模型，从而基于机器人首次进入果园的巡检信号以及果园平面图建立果园立体模型，同时，充分利用了机器人在首次进入果园时的巡检操作，避免了对果园的再次探测，提高了机器人的工作效率以及保证了果园立体模型的建立。

S12：根据果园立体模型标记各果子的排位，并且根据各果子的排位形成多个采摘区域；

在本申请的实施例中，在果园立体模型进行果子标记，并且果园立体模型标记各果子的排位，以便于根据各果子的排位形成多个采摘区域，从而针对各采摘区域进行单独采摘，以便于形成区域性的果子采摘，避免了机器人对果子的单个采摘，提高了机器人对果子的采摘效率。

在本发明具体实施过程中，具体的步骤可以为：

S121：获取果园立体模型；

S122：在果园立体模型中，标记机器人在巡检过程中所探测的各果子的排位；

在本申请的实施例中，果园立体模型呈现了果园在果园中的立体空间，并且在果园立体模型中，标记机器人在巡检过程中所探测的各果子的排位，以便于通过各果子的排位构建对应的采摘区域，从而实现相邻的果子进行整体式采摘。

S123：检测在同一侧面的相邻的两果子之间的距离；

S124：若同一侧面的相邻的两果子之间的距离小于预设距离阈值，则构建两果子的区域关系，并且同一区域中的各果子呈环形布置；

S125：根据各果子的排位以及相邻的两果子之间的距离形成多个采摘区域，各采摘区域为环形区域。

在本申请的实施例中，将处于同一侧面的果子作为参考对象，并且充分利用了同一侧面便于采摘的好处，此时，检测在同一侧面的相邻的两果子之间的距离，通过在同一侧面的相邻的两果子之间的距离的限定以便于构建两果子的区域关系，因此，若同一侧面的相邻的两果子之间的距离小于预设距离阈值，则构建两果子的区域关系，并且同一区域中的各果子呈环形布置，以便于针对各果子进行环形区域的限定，充分利用环形区域的限定提高机器人的位置优势，以便于机器人对处于同一采摘区域的果子进行同步采摘。

其中，所述根据各果子的排位以及相邻的两果子之间的距离形成多个采摘区域，各采摘区域为环形区域，包括：沿着环形轨迹对各果子进行依次排位；基于各果子的环形布置以及相邻的两果子之间的距离形成多个采摘区域；各采摘区域为环形区域；获取处于采摘区域的果子的数量；若处于采摘区域的果子的数量小于第一预设数量阈值，则扩充采摘区域，直至处于采摘区域的果子的数量大于第一预设数量阈值，以完善采摘区域。

在本申请的实施例中，沿着环形轨迹对各果子进行依次排位，保证了果子在排位时的环形轨迹，以便于构建环形区域，基于各果子的环形布置以及相邻的两果子之间的距离形成多个采摘区域；各采摘区域为环形区域，充分利用环形区域的区域优势，保证了机器人的采摘。

此时，获取处于采摘区域的果子的数量；若处于采摘区域的果子的数量小于第一预设数量阈值，则扩充采摘区域，直至处于采摘区域的果子的数量大于第一预设数量阈值，以完善采摘区域，保证了采摘区域的完整性，并且通过对采摘区域内的果子的数量进行限定，以便于提高机器人的采摘效率，提高了机器人在采摘区域所采摘的果子的数量。

S13：获取各采摘区域的密集系数，根据密集系数调整单次采摘空间，并定位机器人在单次采摘空间的采摘位置；

在本申请的实施例中，对各采摘区域进行密集系数的限定，并且根据在采摘区域内的果子的数量和距离实现密集系数的限定，此时，密集系数由1-10进行区分，另外，根据密集系数调整单次采摘空间，并定位机器人在单次采摘空间的采摘位置，从而保证了机器人的采摘位置，实现对机器人的采摘位置的合理限定。

在本发明具体实施过程中，具体的步骤可以为：

S131：基于采摘区域中的果子的数量确定采摘区域的密集系数；

S132：若采摘区域的密集系数小于预设密集系数，则定位采摘区域，该采摘区域作为单次采摘空间；

在本申请的实施例中，对各采摘区域进行密集系数的限定，并且根据在采摘区域内的果子的数量和距离实现密集系数的限定，此时，将采摘区域的密集系数与预设密集系数进行对比，若采摘区域的密集系数小于预设密集系数，则定位采摘区域，该采摘区域作为单次采摘空间，从而对单次采摘空间进行确定，以便于限定机器人在单次采摘空间对处于单次采摘空间的果子进行整体式采摘，避免在单次采摘空间内进行多次采摘。

S133：若采摘区域的密集系数大于预设密集系数，则将采摘区域进行分隔，以将分隔后的采摘区域作为单次采摘空间；

S134：检测单次采摘空间的空间面积，并且标记单次采摘空间中的果子的立体位置；

S135：根据单次采摘空间的空间面积和果子的立体位置定位机器人在单次采摘空间的采摘位置。

在本申请的实施例中，若采摘区域的密集系数大于预设密集系数，则将采摘区域进行分隔，以将分隔后的采摘区域作为单次采摘空间，以便于进一步细化采摘区域，并且满足机器人的采摘功能，进一步保证了单次采摘效果，此时，检测单次采摘空间的空间面积，并且标记单次采摘空间中的果子的立体位置；根据单次采摘空间的空间面积和果子的立体位置定位机器人在单次采摘空间的采摘位置，以便于进一步优化机器人在单次采摘空间的采摘位置，从而保证机器人在单次采摘空间的采摘效果。

其中，所述根据单次采摘空间的空间面积和果子的立体位置定位机器人在单次采摘空间的采摘位置，包括：关联单次采摘空间的空间面积和果子的立体位置；根据单次采摘空间的空间面积确定单次采摘空间的中心位置，将单次采摘空间的中心位置作为机器人的第一预估位置；根据果子的立体位置确定多个果子之间的中心位置，将多个果子之间的中心位置作为机器人的第二预估位置；基于第一预估位置和第二预估位置确定机器人在单次采摘空间的采摘位置。此时，基于第一预估位置和第二预估位置确定机器人在单次采摘空间的采摘位置，通过多个预估位置进行整合，并且确保机器人在单次采摘空间的采摘位置的准确性。

S14：基于采摘位置以及处于单次采摘空间的果子的数量触发机器人中多个采摘臂的工作；

在本发明具体实施过程中，具体的步骤可以为：

S141：关联采摘位置以及处于单次采摘空间的果子的数量；

S142：针对采摘位置定位机器人的位置；

S143：基于处于单次采摘空间的果子相对于采摘位置的朝向调整机器人的多个采摘臂的朝向；

在本申请的实施例中，对采摘位置以及处于单次采摘空间的果子的数量进行关联，以便于针对采摘位置定位机器人的位置，并且基于处于单次采摘空间的果子相对于采摘位置的朝向调整机器人的多个采摘臂的朝向，从而进一步限定了机器人的朝向，以便于在机器人的多个采摘臂相对于果子的动作，保证了机器人的采摘效果。

S144：通过处于单次采摘空间的果子的数量触发机器人中多个采摘臂的工作。其中，所述通过处于单次采摘空间的果子的数量触发机器人中多个采摘臂的工作，包括：获取处于单次采摘空间的果子的数量；基于处于单次采摘空间的果子的数量触发机器人对应数量的采摘臂；发机器人中多个采摘臂朝向处于单次采摘空间中的对应的果子移动，并进一步摘取果子，其中，多个采摘臂的移动距离之间的差值符合预设距离差值。

在本申请的实施例中，对处于单次采摘空间的果子的数量进行发机器人中多个采摘臂的工作限定，以便于根据数量触发采摘臂的对应工作，实现了机器人中多个采摘臂的同步工作，并且保证了机器人对处于同一区域的果子的采摘。

另外，基于处于单次采摘空间的果子的数量触发机器人对应数量的采摘臂，并且针对一采摘臂对应一个果子，此时，发机器人中多个采摘臂朝向处于单次采摘空间中的对应的果子移动，并进一步摘取果子，其中，多个采摘臂的移动距离之间的差值符合预设距离差值，限定了多个采摘臂的移动距离，从而保证了多个采摘臂相对于果子的移动，进而多个采摘臂对果子进行同步采摘，提高机器人的采摘稳定性。

S15：多个采摘臂以机器人的中心为基准，并朝向处于单次采摘空间的果子移动，并同步摘取果子，以实现单次完成单个空间的果子的采摘；

在本发明具体实施过程中，具体的步骤可以为：

S151：多个采摘臂以机器人的中心为基准，并随着移动信号进行移动；

S152：多个采摘臂朝向处于单次采摘空间的果子移动；

S153：获取采摘臂与对应的果子之间的采摘距离；

S154：基于采摘臂与对应的果子之间的采摘距离调整采摘臂的移动速度。

在本申请的实施例中，多个采摘臂以机器人的中心为基准，并随着移动信号进行移动，以便于通过移动信号控制采摘臂的移动，同时，多个采摘臂朝向处于单次采摘空间的果子移动，并对处于单次采摘空间的果子进行整体式采摘，在机器人的采摘过程中，获取采摘臂与对应的果子之间的采摘距离；基于采摘臂与对应的果子之间的采摘距离调整采摘臂的移动速度，以便于通过距离实现移动速度的调整，进而实现不同层次的速度的调整，进而保证了机器人的采摘效果。

S155：获取各采摘臂的当前移动速度；

S156：基于各采摘臂的当前移动速度构建动态速度体系，并同步摘取果子，以实现单次完成单个空间的果子的采摘。

在本申请的实施例中，获取各采摘臂的当前移动速度，以便于通过各采摘臂的当前移动速度进一步限定，同时，基于各采摘臂的当前移动速度构建动态速度体系，并同步摘取果子，以实现单次完成单个空间的果子的采摘，此时，在动态速度体系中限制各采摘臂的移动速度，并且便于各采摘臂相对于果子的移动，以便于同步摘取果子，以实现单次完成单个空间的果子的采摘。

在本申请的另一实施例，在所述单次完成单个空间的果子的采摘中，所述机器人的采摘规划方法包括：基于采摘臂探测果子，并获取果子的表面图像；基于果子的表面图像确定果子的非受损区域；根据果子的非受损区域作为采摘臂的接触点；基于采摘臂的接触点单次完成单个空间的果子的采摘。

此时，通过采摘臂对果子的探测，以便于获取果子的表面图像，从而通过对果子的表面图像的检测确定果子的非受损区域，以便于避让果子的受损区域，同时，根据果子的非受损区域作为采摘臂的接触点；基于采摘臂的接触点单次完成单个空间的果子的采摘，提高了机器人的采摘效果。

在本发明实施例中，通过本发明实施例中的方法，根据果园立体模型标记各果子的排位，并且根据各果子的排位形成多个采摘区域，以便于通过采摘区域的密集系数调整单次采摘空间，从而可以根据果子的密集程度确定单次采摘空间，提高了机器人在单次采摘的稳定性，并且基于机器人在单次采摘空间的采摘位置以及处于单次采摘空间的果子的数量触发机器人中多个采摘臂的工作，从而安排多个采摘臂的工作，并且多个采摘臂以机器人的中心为基准，并朝向处于单次采摘空间的果子移动，并同步摘取果子，以实现单次完成单个空间的果子的采摘，提高了机器人在单次空间的采摘效果，保证了机器人相对于果子的采摘效率。

实施例

请参阅图6，图6是本发明实施例中的机器人的采摘规划系统的结构组成示意图。

如图6所示，一种机器人的采摘规划系统，所述机器人的采摘规划系统包括：

立体模块21，用于基于机器人首次进入果园的巡检信号以及果园平面图建立果园立体模型；

区域模块22，用于根据果园立体模型标记各果子的排位，并且根据各果子的排位形成多个采摘区域；

位置模块23，用于获取各采摘区域的密集系数，根据密集系数调整单次采摘空间，并定位机器人在单次采摘空间的采摘位置；

工作模块24，用于基于采摘位置以及处于单次采摘空间的果子的数量触发机器人中多个采摘臂的工作；

采摘模块25，用于多个采摘臂以机器人的中心为基准，并朝向处于单次采摘空间的果子移动，并同步摘取果子，以实现单次完成单个空间的果子的采摘。

实施例

请参阅图7，下面参照图7来描述根据本发明的这种实施方式的电子设备40。图7显示的电子设备40仅仅是一个示例，不应对本发明实施例的功能和使用范围带来任何限制。

如图7所示，电子设备40以通用计算设备的形式表现。电子设备40的组件可以包括但不限于：上述至少一个处理单元41、上述至少一个存储单元42、连接不同系统组件(包括存储单元42和处理单元41)的总线43。

其中，所述存储单元存储有程序代码，所述程序代码可以被所述处理单元41执行，使得所述处理单元41执行本说明书上述“实施例方法”部分中描述的根据本发明各种示例性实施方式的步骤。

存储单元42可以包括易失性存储单元形式的可读介质，例如随机存取存储单元(RAM)421和/或高速缓存存储单元422，还可以进一步包括只读存储单元(ROM)423。

存储单元42还可以包括具有一组(至少一个)程序模块425的程序/实用工具424，这样的程序模块425包括但不限于：操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。

总线43可以为表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储单元总线或者存储单元控制器、外围总线、图形加速端口、处理单元或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。

电子设备40也可以与一个或多个外部设备(例如键盘、指向设备、蓝牙设备等)通信，还可与一个或者多个使得用户能与该电子设备40交互的设备通信，和/或与使得该电子设备40能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备(例如路由器、调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(I/O)接口44进行。并且，电子设备40还可以通过网络适配器45与一个或者多个网络(例如局域网(LAN)，广域网(WAN)和/或公共网络，例如因特网)通信。如图7所示，网络适配器45通过总线43与电子设备40的其它模块通信。应当明白，尽管图7中未示出，可以结合电子设备40使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、RAID系统、磁带驱动器以及数据备份规划系统等。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员易于理解，这里描述的示例实施方式可以通过软件实现，也可以通过软件结合必要的硬件的方式来实现。因此，根据本公开实施方式的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是CD-ROM，U盘，移动硬盘等)中或网络上，包括若干指令以使得一台计算设备(可以是个人计算机、服务器、终端装置、或者网络设备等)执行根据本公开实施方式的方法。

本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器(ROM，Read Only Memory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccess Memory)、磁盘或光盘等。并且，其存储有计算机程序指令，当所述计算机程序指令被计算机执行时，使计算机执行根据上述的方法。

另外，以上对本发明实施例所提供的机器人的采摘规划方法及系统进行了详细介绍，本文中应采用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。