基于Core XYZ系统和机器视觉的智能化菠萝采摘机及

本发明涉及农业机械，特别涉及一种基于core xyz系统和机器视觉的智能化菠萝采摘机及采摘方法。背景技术：1、菠萝是我国重要的热带水果之一，国内种植面积在100万亩左右，我国的菠萝产量位居世界第三，是广东、海南等地的重要支柱性产业。菠萝是一种营养丰富的水果，含有丰富的维生素c、b1、b6、锰、铜、膳食纤维等。它有助于促进消化液分泌，能加快肠胃对身体内食物的消化与吸收，对人类的食少腹胀和与消化不良都有很好的缓解和调理作用。此外，菠萝还含有大量的果汁，还含有丰富的碳水化合物和维生素c以及无机盐，平时人们食用以后既可以吸收身体必需的营养成分，而且能消暑止渴，它特别适合人们在夏天食用，能缓解暑热烦渴，也能预防中暑症状发生。2、菠萝属于四季水果，而夏季是最佳收获期。菠萝生产通常有四个采收季节，分别是春果4-5月成熟采摘，正造果(夏果)6-7月成熟采摘，秋果10-11月成熟采摘，冬果12月-翌年1月成熟采摘。目前我国大部分菠萝主要的采摘方式是人工采收，方式落后，其劳动强度，人工成本高(在整个采收作业周期内所需要的人力资源成本已占菠萝生产总成本的40％)，效率低、受季节、采摘周期时长的影响。3、菠萝采摘机的普及对于缓解劳动力资源紧缺，带动菠萝种植地区经济发展有着巨大的作用。但现有的菠萝采摘机存在采摘不精准的问题，导致菠萝采摘效率低下。技术实现思路1、本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于core xyz系统和机器视觉的智能化菠萝采摘机及采摘方法，解决了现有的菠萝采摘机采摘不精准的问题。2、本发明的技术方案为：一种基于core xyz系统和机器视觉的智能化菠萝采摘机，包括：3、机体支架，所述机体支架能够移动；4、视觉模块，所述视觉模块设置于所述机体支架上，所述视觉模块用于识别菠萝的空间位置；5、主控模块，所述主控模块设置于所述机体支架上，所述主控模块与所述视觉模块电性连接，所述视觉模块能够识别菠萝的空间位置信息，并将空间位置信息传输至所述主控模块，所述主控模块能够将空间位置信息转换成空间坐标；所述机体支架与所述主控模块电性连接，所述主控模块根据空间坐标驱动所述机体支架移动；6、core xyz系统，所述core xyz系统设置于所述机体支架上，所述主控模块与所述core xyz系统电性连接，所述主控模块根据空间坐标驱动所述core xyz系统到达指定位置；7、末端执行机构，所述末端执行机构与所述core xyz系统连接，所述core xyz系统能够带动所述末端执行机构到达采摘位置，所述末端执行机构与所述主控模块电性连接，所述主控模块控制所述末端执行机构夹持或松开菠萝，且所述末端执行机构能够转动以实现抱扭菠萝；8、传送机构，所述传送机构与所述机体支架连接，所述core xyz系统能够带动所述末端执行机构将菠萝移动至所述传送机构，所述传送机构能够将菠萝传送至收集区。9、进一步，所述末端执行机构包括固定座、旋转机构、夹紧机构、驱动连杆、机械手指和抱手，所述固定座与所述core xyz系统连接，所述旋转机构设置于所述固定座，所述夹紧机构与所述旋转机构活动连接，所述旋转机构能够带动所述夹紧机构转动，所述机械手指的一端与所述夹紧机构活动连接，另一端与所述抱手连接，所述驱动连杆的一端与所述夹紧机构的驱动座活动连接，另一端与所述机械手指活动连接，所述夹紧机构能够带动所述抱手夹紧或松开；所述主控模块与所述夹紧机构和所述旋转机构电性连接。10、进一步，所述固定座包括相互连接的第一支撑件和第二支撑件，所述第一支撑件和所述第二支撑件围合成收容空间，所述第二支撑件与所述core xyz系统连接，所述旋转机构包括舵机、主动齿轮和从动齿轮，所述主动齿轮和所述从动齿轮位于所述收容空间内，所述舵机与所述第一支撑件连接，所述舵机通过齿轮联轴器与所述主动齿轮连接，所述主动齿轮与所述从动齿轮啮合，所述从动齿轮通过齿轮联轴器与所述夹紧机构连接，所述舵机与所述主控模块电性连接。11、进一步，所述夹紧机构包括步进电机、机械手腕、机械手臂、驱动座、丝杆、丝杆螺母座、第一卧式轴承、第二卧式轴承和第一光轴，所述第一卧式轴承与所述第一支撑件连接，所述第一光轴的一端与所述机械手臂连接，另一端通过第一卧式轴承与所述从动齿轮的齿轮联轴器连接，所述步进电机设于所述机械手臂内，所述机械手腕与所述机械手臂连接，所述第二卧式轴承设于所述机械手腕，所述丝杆的一端通过所述第二卧式轴承与所述步进电机的弹簧联轴器连接，所述丝杆螺母座与所述丝杆连接，所述驱动座与所述丝杆螺母座连接，所述机械手指的一端与所述机械手腕活动连接。12、进一步，所述末端执行机构还包括补切割机构，所述补切割机构包括支撑臂、配重块、第二光轴和刀片，所述支撑臂的一端与所述固定座连接，所述支撑臂的另一端设有安装空间，所述刀片设于所述安装空间内，所述支撑臂上设有切割口，所述刀片能够显露于所述切割口，所述第二光轴与所述刀片连接，所述第二光轴与所述支撑臂和所述配重块活动连接，所述配重块上设有切割路径限位槽，所述第二光轴位于所述切割路径限位槽，所述第二光轴能够沿所述切割路径限位槽运动，在重力作用下，所述配重块封闭所述切割口，当抱扭菠萝时，菠萝茎能够顶起所述配重块进入所述切割口，在所述配重块被顶起的过程中，所述第二光轴沿所述切割路径限位槽的一端运动至另一端，带动所述刀片进入所述切割口以对菠萝茎进行切割。13、进一步，所述core xyz系统包括支撑件、滑块、滑轨、x轴滚珠丝杆机构、y轴滚珠丝杆机构和z轴滚珠丝杆机构，所述支撑架与所述机体支架连接，所述y轴滚珠丝杆机构与所述滑轨分别设置于所述支撑架，所述y轴滚珠丝杆机构与所述滑轨平行设置，所述滑块与所述滑轨滑动连接，所述x轴滚珠丝杆机构的一端与所述y轴滚珠丝杆机构的滑台连接，另一端与所述滑块连接，所述z轴滚珠丝杆机构与所述x轴滚珠丝杆机构的滑台连接，所述末端执行机构与所述z轴滚珠丝杆机构的滑台连接，所述主控模块分别与x轴滚珠丝杆机构、y轴滚珠丝杆机构和z轴滚珠丝杆机构电性连接。14、进一步，菠萝采摘机还包括升降机构，所述机体支架包括上支架和下支架，所述上支架与所述下支架滑动连接，所述升降机构包括上负重平台、下负重平台和电动推杆，所述上负重平台与所述上支架连接，所述下负重平台与所述下支架连接，所述电动推杆与所述上负重平台连接，所述电动推杆的推杆端抵接所述下负重平台；所述视觉模块、主控模块、core xyz系统和传送机构设于所述上支架。15、进一步，所述传送机构包括倾斜平台、传送带组件、分类平台、分类舵机和收集筐，所述倾斜平台设置于所述机体支架，所述倾斜平台的底部位于所述传送带组件的一端，所述分类平台位于所述传送带组件的另一端，所述分类舵机与所述机体支架连接，所述分类舵机与所述分类平台连接，所述收集区位于所述分类平台的两侧，所述收集筐放置于所述收集区，所述分类舵机与所述视觉模块和所述主控模块电性连接，所述分类舵机能够控制所述分类平台朝侧向偏转。16、进一步，菠萝采摘机还包括悬挂机构，所述悬挂机构包括上支撑件、下支撑件、减震器和减速电机；所述上支撑件与所述机体支架连接，所述减震器的一端与所述上支撑件连接，另一端与所述下支撑件连接，所述上支撑件与所述下支撑件滑动连接，所述减速电机与所述下支撑件连接，所述减速电机与所述主控模块电性连接，所述减速电机的输出端与所述机体支架的车轮连接。17、本发明还提供了另一技术方案：基于core xyz系统和机器视觉的智能化菠萝采摘机的采摘方法，包括：18、所述视觉模块识别菠萝的空间位置信息，并将空间位置信息传输至所述主控模块，所述主控模块能够将空间位置信息转换成空间坐标；所述主控模块根据空间坐标驱动所述机体支架移动至菠萝附近；所述主控模块根据空间坐标驱动所述core xyz系统移动至指定位置，所述core xyz系统带动所述末端执行机构到达采摘位置，所述主控模块控制所述末端执行机构夹持菠萝，且所述主控模块能够控制所述末端执行机构转动以实现抱扭菠萝；菠萝采摘完成后，所述主控模块控制所述core xyz系统移动，所述core xyz系统带动所述末端执行机构将菠萝移动至所述传送机构，所述主控模块控制所述末端执行机构松开菠萝以使菠萝下落至传送机构，所述传送机构能够将菠萝传送至收集区。19、本发明相对于现有技术，具有以下有益效果：20、1、本发明的菠萝采摘机具有跨垄双植株采摘的特点，符合我国目前大多数菠萝单垄双行的实情，且设计具有推杆驱动的升降机构，同时设有避震的悬挂机构，可在一定程度上适应各种复杂的地形情况，使采摘工作进行更加顺利，且可以在采摘过程中减少对菠萝植株的损伤，保留最大程度的再生能力，利于下个季度的采摘。21、2、本发明的菠萝采摘机基于传统人工采摘方式，采用仿人手采摘的末端执行机构，相比大型机器统一收割可以减少菠萝的受损，其由典型机构的新组合形式来实现。如：运用丝杆直线运动来实现抱手的收紧与放松动作；设计运用多个直线运动机构实现末端执行机构在指定空间内任意坐标的移动，以使采摘作业更加精准。22、3、本发明的菠萝采摘机在田间可自动完成采摘作业，降低了菠萝采摘机体积，实现小体积高效率的采摘目标，降低了成本，面向中低消费群体。23、4、本发明的菠萝采摘机在具备简易性的同时，针对当今存在的大型菠萝采摘机，本发明的采摘过程更具安全性，且较好程度保留菠萝根茎以及菠萝表皮，有效延长菠萝保鲜期，更符合市场的需求。