本发明涉及农业机械，具体涉及一种基于机器视觉的花椒采摘机器人。
背景技术：
1、花椒作为人们日常生活中重要的调味食材，并且可以作为药材入药，市场对花椒的需求逐年增加，对传统的花椒种植带来了巨大压力。目前花椒采摘基本靠人工进行，即人工徒手采摘或使用简单的手持式工具采摘，由于花椒树的生长特性，采摘工作非常困难，人工采摘效率较低，并且劳动强度较高，严重制约了花椒产业的发展。虽然出现了高枝剪切、机械振动等采摘方式，但存在着损伤花椒枝条、枝干的缺陷，也存在部分区域难以采摘或采摘后花椒收集麻烦等问题，现有技术均存在不同程度的弊端，采摘效果不理想。
2、近年来，农业自动化装备快速发展，对应各种场合的采摘机器人也逐渐开始被研发与应用；在农业采摘机器人方面，针对花椒采摘，目前只有一些手动型辅助采摘机器在应用，一些花椒采摘智能装备设计过于理想化，实用性较差，整体来看，花椒采摘作业装备还处在空白期，没有能够满足实际使用的作业装备出现。花椒采摘时，如剪掉花椒果实附近的幼芽，会影响花椒来年收成，因此，目前花椒的采摘基本是人工采摘或采用手动辅助采摘器进行采摘，市面上手动型辅助采摘机器有电动和手动两种，电动花椒采摘器主要通过电机带动刃口震动，将花椒细枝切断来进行采摘。虽然传统的花椒采摘器在一定程度上减少了人工采摘的劳动强度，但是本质上仍然需要大量的人工参与。由于花椒果实繁多密集，且采摘时要保护幼芽，避免对幼芽造成损伤，采摘难度较大，因此目前还未有全自动化的花椒采摘机器。
3、综合分析，虽然花椒总产量和种植面积在不断增加，但受花椒种植要求和农业机械化、智能化技术限制，当前花椒采摘仍然面临采摘劳动强度大、效率低、劳动力短缺和机械化采摘技术不成熟等问题的制约，造成采摘成本占比高，对花椒产业持续、健康发展有较大影响。
4、因此，急需研发一种自动化的花椒采摘机器人。
技术实现思路
1、本发明提供了一种基于机器视觉的花椒采摘机器人，该花椒采摘机器人能够实现花椒的全自动采摘，解决现有自动采摘机械无法保证采摘花椒品质的问题。
2、本发明采用以下具体技术方案：
3、一种基于机器视觉的花椒采摘机器人，该花椒采摘机器人包括履带式移动底盘、花椒采摘装置、深度相机、收集框以及控制系统；
4、所述收集框限位于所述履带式移动底盘上；
5、所述花椒采摘装置包括伺服升降柱、机械臂、花椒采摘器以及输送管道；所述伺服升降柱的底端固定安装于所述履带式移动底盘的顶部；所述机械臂的底端固定安装于所述伺服升降柱的顶端；所述花椒采摘器固定安装于所述机械臂的末端；所述输送管道的一端固定连接于所述花椒采摘器，另一端位于所述收集框内，用于将采摘的花椒输送至所述收集框内；
6、所述深度相机安装于所述伺服升降柱的顶部，用于识别花椒并确定位置信息；
7、所述控制系统与所述深度相机、所述履带式移动底盘、所述机械臂、所述伺服升降柱以及所述花椒采摘器信号连接，根据所述深度相机的检测信息控制所述履带式移动底盘、所述机械臂和所述伺服升降柱动作以调节所述花椒采摘器的位置，并控制所述花椒采摘器进行采摘。
8、更进一步地，所述花椒采摘器包括壳体、电动推杆、中间隔板、连杆、第一刀架、第二刀架、第一梯形剪枝刀片以及第二梯形剪枝刀片；
9、所述壳体的后端与所述机械臂的末端连接；
10、所述第一刀架和所述第二刀架的后端位于所述壳体内，前端均伸出所述壳体外部；所述第二刀架固定安装于所述壳体；所述第一刀架与所述第二刀架的中部通过转轴转动连接，并形成剪刀形结构；
11、所述第一刀架的前端固定连接有第一圆环，并在所述第一圆环背离所述第一刀架的外端部固定安装有所述第一刀座；所述第一梯形剪枝刀片固定安装于所述第一刀座的外端部；
12、所述第二刀架的前端固定连接有第二圆环，并在所述第二圆环背离所述第二刀架的外端部固定安装有所述第二刀座；所述第二梯形剪枝刀片固定安装于所述第二刀座的外端部；所述第二圆环在背离所述第一圆环的一端连接有所述输送管道；
13、所述电动推杆固定安装于所述壳体内，输出端与所述第一刀架的后端部通过所述连杆铰接，用于驱动所述第一刀架相对所述第二刀架转动，以使所述第一梯形剪枝刀片与所述第二梯形剪枝刀片实现剪枝的开合动作；
14、所述连杆与所述电动推杆的末端通过中心柱铰接，所述中心柱沿所述壳体的直线滑槽往复滑动。
15、更进一步地，所述壳体设置有中间隔板、盖板和固定安装于所述中间隔板两侧的推杆安装架；
16、在每个推杆安装架上均固定安装有一个所述电动推杆；两个所述电动推杆的输出端通过所述中心柱铰接；
17、所述直线滑槽形成于所述中间隔板；
18、所述第二刀架通过螺栓固定安装于所述中间隔板的一侧；
19、所述壳体的两侧对称安装有盖板；
20、所述第一刀架位于所述中间隔板的另一侧；
21、所述壳体通过法兰连接件与所述机械臂连接。
22、更进一步地，所述壳体内部具有独立的电源模块，所述电源模块与所述电动推杆电连接，并通过无线通讯模块与所述控制系统信号连接。
23、更进一步地，所述履带式移动底盘包括承载底盘和固定安装于所述承载底盘两侧的履带式行走机构；
24、所述承载底盘具有承载箱体；所述承载箱体内部安装有所述履带式行走机构的行走驱动电机及其电机控制器；所述电机控制器与所述控制系统信号连接；
25、所述伺服升降柱、所述收集框以及所述控制系统均安装于所述承载底盘。
26、更进一步地，所述履带式行走机构还包括驱动轮、支承轮、游动支承轮、大梁、游动三角、履带以及托带轮；
27、所述驱动轮转动安装于所述承载底盘；
28、所述行走驱动电机固定安装于所述承载底盘，并与所述驱动轮动力连接，用于驱动所述驱动轮转动；
29、所述驱动轮与所述履带啮合；
30、所述大梁固定安装于所述承载底盘；
31、所述支承轮转动安装于所述大梁的底端，底部支承于所述履带上；
32、所述托带轮转动安装于所述大梁的顶端，顶部支承所述履带；
33、所述游动三角的顶端转动连接于所述大梁，底端转动安装有两个对称的游动支承轮；所述游动支承轮的底部支承于所述履带上。
34、更进一步地，所述履带式行走机构还包括履带张紧装置；
35、所述履带张紧装置由张紧竖支管、张紧固定管、张紧叉、张紧定位板以及张紧轮构成；
36、所述张紧竖支管与所述张紧固定管固定连接于所述大梁；
37、所述张紧叉与所述张紧定位板通过螺栓和螺母固定安装于所述张紧固定管；
38、所述张紧轮转动安装于所述张紧叉，并与所述履带抵接；
39、所述张紧轮与所述驱动轮相对设置于所述履带的两端；
40、所述横梁支板固定连接于所述大梁与所述承载底盘，用于支撑所述承载底盘。
41、更进一步地，所述控制系统包括电气控制柜、工控机、显示器、键盘和鼠标构成；
42、所述键盘和所述鼠标用来输入控制指令；
43、所述显示器与所述工控机信号连接，用于显示所述机械臂的运动状态及所述深度相机的工作界面；
44、所述工控机与所述深度相机、所述机械臂、所述伺服升降柱以及所述行走驱动电机信号连接，用于接收来自所述深度相机的数据并向所述机械臂、所述伺服升降柱以及所述行走驱动电机发送控制指令；
45、所述电气控制柜包括启停按钮电路，并与所述深度相机、所述机械臂、所述伺服升降柱以及所述行走驱动电机电连接。
46、更进一步地，还包括储存框和固定安装于所述承载底盘的发电机；
47、所述发电机与所述电气控制柜电连接；
48、所述储存框限位安装于所述承载底盘上。
49、更进一步地，所述承载底盘还包括设置于所述承载箱体顶面的控制柜安装架、双层置物平台、升降柱安装板以及框架；
50、所述双层置物平台用于放置所述工控机、所述显示器、所述键盘和所述鼠标；
51、所述电气控制柜固定安装于所述控制柜安装架；
52、所述升降柱安装板用于固定安装所述伺服升降柱；
53、所述框架用于对所述收集框和所述储存框进行限位。
54、有益效果：
55、1、本发明的花椒采摘机器人在履带式移动底盘上安装有花椒采摘装置、深度相机、收集框以及控制系统，利用深度相机识别花椒并确定位置信息，根据深度相机检测的花椒位置信息，控制系统控制履带式移动底盘在地面进行大范围移动，同时结合伺服升降柱和机械臂实现高度和角度的位置调节，再利用花椒采摘器对花椒进行采摘，剪切下来的花椒通过输送管道输送至收集框内；上述花椒采摘机器人通过履带式移动底盘、花椒采摘装置、深度相机、收集框以及控制系统的相互配合，实现了从花椒簇的识别与定位到花椒采摘机器人的移动与采摘，极大地减小了手工采摘的劳动强度，保证效率的同时，也保证了采摘花椒果实的品质。
56、2、花椒采摘器采用剪刀式结构实现上下开合运动，对花椒簇及所在枝干限位的同时进行采摘，不需要其它辅助结构，结构简单，通过机械臂能够对枝干一定深度的花椒进行采摘，并且梯形剪枝刀片对枝干侧面生长的花椒簇也具有较好的采摘效果，采摘后通过输送管道对花椒进行收集，避免在花椒簇新鲜、较为脆弱的时候进行过多操作，破坏花椒油胞，降低果实品质；采用该花椒采摘器在采摘作业时可以有效保护花椒幼芽，避免花椒油胞受到机械损伤，有效提高采摘后花椒果实的质量。