吉林大学沈文博获国家专利权
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龙图腾网获悉吉林大学申请的专利一种基于双视觉协同的阿克曼移动采摘机器人获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN120883835B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-11-25发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202511418771.7,技术领域涉及:A01D46/30;该发明授权一种基于双视觉协同的阿克曼移动采摘机器人是由沈文博;隋媛媛;李政;郭柱;齐炳达;温道岩;张铁渲;王梓璐;邵华翰;郭涵月设计研发完成,并于2025-09-30向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于双视觉协同的阿克曼移动采摘机器人在说明书摘要公布了:本发明适用于农业自动化装备技术领域,提供了一种基于双视觉协同的阿克曼移动采摘机器人,包括阿克曼底盘,还包括:六自由度机械臂,所述六自由度机械臂上设置有剪切式末端执行器;全局视觉模块,所述全局视觉模块通过二维云台安装于阿克曼底盘的前端;手眼视觉模块,所述手眼视觉模块固定安装于剪切式末端执行器上;控制单元,所述控制单元集成于工控机内。该装置兼具效率和精度,具备强大的误差补偿能力,其结构合理,适应性好,具有强大的抗干扰能力。
本发明授权一种基于双视觉协同的阿克曼移动采摘机器人在权利要求书中公布了:1.一种基于双视觉协同的阿克曼移动采摘机器人的控制方法,其特征在于,所述阿克曼移动采摘机器人包括阿克曼底盘,还包括: 六自由度机械臂,所述六自由度机械臂的基座固定安装在所述阿克曼底盘的车架上,所述六自由度机械臂上设置有剪切式末端执行器,所述剪切式末端执行器用于抓取果实并剪断果梗; 全局视觉模块,所述全局视觉模块通过二维云台安装于阿克曼底盘的前端,所述全局视觉模块用于采集前方环境的彩色图像和深度信息,所述二维云台用于保持全局视觉模块的姿态稳定; 手眼视觉模块,所述手眼视觉模块固定安装于六自由度机械臂的剪切式末端执行器上,用于近距离采集目标果实图像; 控制单元,所述控制单元集成于工控机内,分别与阿克曼底盘的控制器、六自由度机械臂的控制器、二维云台的控制器、全局视觉模块以及手眼视觉模块通信连接,用于接收各模块采集的数据,并通过闭环反馈进行控制; 所述阿克曼移动采摘机器人的控制方法包括以下步骤: 步骤1:全局粗定位与底盘引导; 初始化系统后,全局视觉模块在二维云台的带动下对作业区域进行扫描;阿克曼底盘移动过程中,工控机持续读取阿克曼底盘以及二维云台的IMU传感器数据,通过PID控制算法动态调节二维云台的舵机,补偿阿克曼底盘的晃动,维持全局视觉模块的稳定观测姿态;全局视觉模块持续采集图像,通过图像识别算法识别出果实目标,并计算得到目标果实相对于全局视觉模块的坐标系{O_global}的第一坐标P_global; 步骤2:坐标转换与路径规划; 工控机根据预先通过标定获取的转换矩阵,将P_global从{O_global}坐标系直接转换到六自由度机械臂的坐标系{O_base}下,得到用于六自由度机械臂预定位的第二坐标P_approx;同时将P_global转换到阿克曼底盘的坐标系{O_akm}下,得到第三坐标P_akm,随后,以第三坐标P_akm为输入,计算出阿克曼底盘需要移动的目标位姿X_target,Y_target,θ_target;同时,六自由度机械臂的控制器接收P_approx坐标,计算出剪切式末端执行器的目标位姿X_gripper,Y_gripper,θ_gripper控制六自由度机械臂开始向目标果实进行预定位运动; 步骤3:底盘移动; 阿克曼底盘接收指令并移动至目标位姿; 步骤4:手眼精校准; 控制六自由度机械臂运动,手眼视觉模块立即拍摄高清图像,采用图像处理算法对果实进行精确定位,并结合已知的手眼关系,计算出果实相对于机械臂基坐标系{O_base}的第四坐标P_precise,从而矫正所有前期累积误差,并通过闭环反馈实现对六自由度机械臂预定位的坐标P_approx的精确校正,计算出剪切式末端执行器移动的目标精确位姿X_gripper_approx,Y_gripper_approx,θ_gripper_approx; 步骤5:采摘执行; 六自由度机械臂规划一条无碰撞路径从X_gripper,Y_gripper,θ_gripper运动至X_gripper_approx,Y_gripper_approx,θ_gripper_approx,剪切式末端执行器完成剪切动作; 步骤6:循环决策; 采摘完成后,控制单元决策是继续采摘当前植株的其他果实,还是控制阿克曼底盘移动至下一个全局目标点。
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