一种具有熟度分选系统的辣椒采收机器人

本发明涉及农用机械领域，尤其涉及一种具有熟度分选系统的辣椒采收机器人。

背景技术：

1、公知的，农用机械是指在作物种植业和畜牧业生产过程中，以及农、畜产品初加工和处理过程中所使用的各种机械。农用机械包括农用动力机械、农田建设机械、土壤耕作机械、种植和施肥机械、植物保护机械、农田排灌机械、作物收获机械、农产品加工机械、畜牧业机械和农业运输机械等，而辣椒采收机器人即是一种为了降低人工成本而设计的对辣椒进行采收的农用机械；

2、如授权公告号为cn108738666b，授权公告日为2024.01.05，名称为一种辣椒采收机，包括机架、固定在机架上的收集箱、设于收集箱外侧的采摘机构，采摘机构包括采摘箱、支撑台和气缸，采摘箱设有u形开口，采摘箱底部为用于供辣椒枝条落下的过滤网，支撑台包括支撑板和若干支撑柱，气缸的活塞杆铰接在支撑板的底面，收集箱侧壁上设有滑槽，支撑板一侧铰接有滑块，滑块滑动连接在滑槽内，支撑板底面靠近收集箱的一侧固定有第一拉簧，支撑板底面的另一侧固定有第二拉簧……；

3、如上述的辣椒采收设备类似，现有技术中的辣椒以及其他类似农产品采收大多是全面性采收，即在采收时，将植株上的所有农产品全部采收，由于同一植株上的农产品生长的时间、周期都会存在差异，因此这种全面采收的方式，不仅会导致农产品质量参差不齐(有些农产品还未成熟就被采收)，影响后期的销售和食用，还会造成农产品的损失(未成熟的还可以继续生长)。

技术实现思路

1、(一)发明目的

2、有鉴于此，本发明的目的在于提出一种具有熟度分选系统的辣椒采收机器人，以实现在采收的过程中，对辣椒进行熟度的分选，确保采收的辣椒生长要求达标，避免出现辣椒还未成熟就被采收的情况，提升辣椒的质量。

3、(二)技术方案

4、为达到上述技术目的，本发明提供了一种具有熟度分选系统的辣椒采收机器人，其包括机器人主体、熟度分选系统和采收控制系统，其中，

5、所述熟度分选系统用于获取辣椒采集区域的辣椒熟度数据信息，并对获取的辣椒熟度数据信息进行分析处理，将处理结果传输至采收控制系统；

6、所述采收控制系统根据处理的结果下发对应的控制指令，通过控制指令控制所述采集机器人主体进行采收作业。

7、作为上述技术方案的进一步描述：所述机器人主体包括：

8、机体，其能够沿采收路径进行行走；

9、机械臂，其通过舵机安装在所述机体的上方；

10、其中，所述机械臂的前端安装有采收夹爪，并且位于采收夹爪内侧安装有相机，所述机体的上方设置有采收储仓，所述采收储仓包括第一储仓、第二储仓和第三储仓。

11、作为上述技术方案的进一步描述：所述采收夹爪由左右两个可夹合的爪结构构成，两个所述爪结构的均采用圆弧形结构，使两个所述爪结构在合拢时，采收夹爪的上口和下口均处于封闭状态，所述相机位于两个所述爪结构之间，使两个爪结构在合拢前能够通过相机对采收的辣椒进行拍照。

12、作为上述技术方案的进一步描述：所述熟度分选系统的具体分析处理方法如下：

13、调取相机，对环境进行拍照，得到环境图像；

14、将环境图像输入到第一机器学习模型中，识别判断环境图像中是否有辣椒，在判断出环境图像中含有辣椒时，将含有辣椒的环境图像输入到第二机器学习模型中，计算环境图像中包含的辣椒的熟度值；

15、基于计算得到辣椒的熟度值判断辣椒是否需要采收，在判断辣椒需要采收的情况下，对需要采收的辣椒进行标记，并向采收控制系统发出采收指令。

16、作为上述技术方案的进一步描述：所述第一机器学习模型的训练方法如下：

17、收集x组历史环境图像，并对辣椒图像设置标签，所述标签为照片中有辣椒和照片中没有辣椒，将环境图像和环境图像对应的标签构成一组训练数据，将x组训练数据构成样本集，x为大于1的整数，将样本集划分为训练集与测试集；将训练集中的环境图像作为第一机器学习模型的输入，将训练集中的标签作为第一机器学习模型的输出，对第一机器学习模型进行训练，得到辣椒判断模型，最小化预测误差之和为训练目标，利用测试集对辣椒判断模型进行评测，将预测误差之和达到收敛时的辣椒判断模型作为构建的第一机器学习模型。

18、作为上述技术方案的进一步描述：所述第二机器学习模型的训练方法如下：

19、收集历史辣椒的图像，并对辣椒图像设置标签，所述标签为辣椒的熟度值，将辣椒图像和辣椒图像对应的标签构成一组训练数据，将y组训练数据构成样本集，y为大于1的整数，将样本集划分为训练集与测试集；将训练集中的辣椒图像作为第二机器学习模型的输入，将训练集中的标签作为第二机器学习模型的输出，对第二机器学习模型进行训练，得到辣椒熟度识别模型，最小化预测误差之和为训练目标，利用测试集对辣椒熟度识别模型进行评测，将预测误差之和达到收敛时的辣椒熟度识别模型作为构建的第二机器学习模型。

20、作为上述技术方案的进一步描述：所述采收控制系统包括：

21、采收控制模块，其用于控制采收机器人对标记的辣椒进行采收作业；

22、分拣模块，其用于对采收的辣椒进行品级评估，并按照辣椒等级控制采收机器人将辣椒采收至对应等级的储仓中。

23、作为上述技术方案的进一步描述：所述分拣模块的具体分拣方法如下：

24、采集采收辣椒的数据信息；

25、根据采集数据信息生成辣椒品级系数，基于辣椒品级系数控制机械臂采收分拣。

26、作为上述技术方案的进一步描述：所述辣椒品级系数生成方法如下：

27、

28、其中，pl为辣椒品级系数，cd为采收的辣椒的长度，cdb为辣椒的标准长度，kd为采收的辣椒的宽度，kdb为辣椒的标准宽度，sd为采收的辣椒的熟度，sdb为辣椒的标准熟度，和均为权重因子，和均大于0。

29、作为上述技术方案的进一步描述：基于辣椒品级系数控制机械臂进行采收分拣的方法如下：

30、设定辣椒品级系数阈值为(p1，p2)，其中p1＜p2；

31、若pl＜p1，则辣椒品级评估为ⅰ级，机械臂通过采收夹爪将辣椒分拣至第一储仓中；

32、若p1≤pl＜p2，则辣椒的品级评估ⅱ级，机械臂通过采收夹爪将辣椒分拣至第二储仓中；

33、若pl≥p2，则辣椒的品级评估ⅲ级，机械臂通过采收夹爪将辣椒分拣至第三储仓中。

34、在上述技术方案中，本发明提供的一种具有熟度分选系统的辣椒采收机器人，能够自动对辣椒进行选择性采收，减少人工成本，并且在该采收机器人中内置有熟度分选系统和采收控制系统，通过熟度分选系统能够在采收的过程中，对辣椒进行熟度的分选，确保采收的辣椒生长要求达标，避免出现辣椒还未成熟就被采收的情况，提升辣椒的质量，而采收控制系统能够在采收的同时对已经采收的辣椒进行质量上的评估计算，确定每个采收辣椒的品级，然后根据每个辣椒的品级对辣椒进行分拣，因此在后续的辣椒销售过程中不需要再对其进行分拣作业，减少了辣椒的处理流程，降低了成本，同时也能够保证各个梯度辣椒的质量统一。

35、附图说明

36、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，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

37、图1为本发明提供的一种具有熟度分选系统的辣椒采收机器人的整体结构示意图；

38、图2为本发明提供的一种具有熟度分选系统的辣椒采收机器人的侧视图；

39、图3为本发明提供的一种具有熟度分选系统的辣椒采收机器人的俯视图；

40、图4为本发明提供的一种具有熟度分选系统的辣椒采收机器人中采收流程框图。