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一种基于点云数据的花朵授粉系统和方法

花匠小妙招
2025-06-18 11:51

本说明书涉及花朵授粉，尤其涉及一种基于点云数据的花朵授粉系统和方法。

背景技术：

1、在农作物种植过程中，为提高作物产量，授粉是必要行为，由于花朵大多被叶面所遮挡，因此人工授粉成为较佳的解决方案，但随着社会的发展，人工不再满足社会需要，在大量授粉植株的应用场景下，人工授粉需要大量耗费人力成本以及物力资源。

2、目前现有的授粉机器人，只能在单一角度下采集，以建立深度场景进行识别，对整株植株采集到的源数据缺少全面性；此外，在实际的应用场景中，相邻植株间距离较近，可能存在叶片交差的情况，容易导致采集到的点云数据存在其他植株，导致点云数据不准确；另外，在采集点云过程中由于授粉的户外特征，光照对于深度信息采集具有极大的影响，所以有深度信息需求的户外作业机器人通常采用结构光、tof(time of flight)深度相机等深度相机，然而此类深度相机成本较高。因此，现有的授粉机器人无法全面采集整株植株的数据，存在采集到的数据不准确的问题，进而导致授粉效率不高，无法满足大量室外授粉场景的应用需求。

技术实现思路

1、本说明书一个或多个实施例提供了一种基于点云数据的花朵授粉系统和方法，用于解决如下技术问题：现有的授粉机器人无法全面采集整株植株的数据，存在采集到的数据不准确的问题，进而导致授粉效率不高，无法满足大量室外授粉场景的应用需求。

2、本说明书一个或多个实施例采用下述技术方案：

3、本说明书一个或多个实施例提供一种基于点云数据的花朵授粉系统，其特征在于，所述系统包括：授粉执行装置、点云采集装置、处理模块和辅助采集组件，其中，所述授粉执行装置、点云采集装置和辅助采集组件均与所述处理模块通信连接；所述点云采集装置用于采集待授粉植株的整株点云数据；所述辅助采集组件与所述点云采集装置机械连接，所述辅助采集组件通过执行指定辅助指令，辅助所述点云采集装置环绕采集所述整株点云数据，其中，所述指定辅助指令包括水平移动指令、垂直移动指令和挡板控制指令，所述挡板控制指令用于控制所述辅助采集组件中的挡板，隔离所述待授粉植株与相邻植株；所述处理模块与所述点云采集装置相连，所述处理模块用于接收所述整株点云数据，对所述整株点云数据进行处理，确定所述待授粉植株的授粉路径，以根据所述授粉路径，生成对应的执行装置控制指令；所述授粉执行装置接收所述处理模块的执行装置控制指令，以按照所述执行装置控制指令，控制所述授粉执行装置实现花朵授粉。

4、进一步地，所述辅助采集组件包括滑动件、垂直吊杆、吊杆悬臂和挡板；其中，所述滑动件设置在桁架的横梁上，用于在所述桁架的横梁上水平移动；所述垂直吊杆垂直穿过所述滑动件，通过所述滑动件控制所述垂直吊杆垂直于所述桁架的横梁移动，另一端与所述吊杆悬臂固定连接，所述吊杆悬臂设置在所述授粉执行装置的顶部；所述挡板围绕所述授粉执行装置和所述点云采集装置设置，用于为所述点云采集装置挡光和或为所述授粉执行装置阻挡叶片障碍物。

5、进一步地，所述挡板包括第一挡片、第二挡片和第三挡片，所述第一挡片和第三挡片为圆弧形挡片，所述第二挡片为矩形挡片，所述第一挡片与所述第二挡片的一端活动连接，所述第三挡片与所述第二挡片的另一端活动连接，通过控制所述第一挡片和所述第三挡片，组成所述待授粉植株的采集区域和/或授粉区域。

6、进一步地，所述第二挡片的底部固定有授粉执行装置，所述第二挡片的顶部设置所述吊杆悬臂，所述点云采集装置设置在所述第二挡片中，所述授粉执行装置的上方，通过控制所述垂直吊杆旋转，实现所述点云采集装置，环绕所述待授粉植株进行点云数据采集，以及实现所述授粉执行装置，环绕所述待授粉植株进行花朵授粉。

7、进一步地，通过点云采集装置，采集待授粉植株的当前点云数据，对所述待授粉植株进行识别，判断所述当前点云数据是否为完整植株的点云数据；若否，则根据当前点云数据，生成指定辅助指令，以便于按照所述指定辅助指令，通过所述辅助采集组件，控制所述点云采集装置移动至指定位置处采集所述完整植株的整株点云数据。

8、进一步地，所述处理模块还用于接收所述点云采集装置采集的当前点云数据，判断所述当前点云数据是否为曝光数据；若是，则生成指定辅助指令，以便于按照所述指定辅助指令，通过所述辅助采集组件，对所述点云采集装置进行挡光处理。

9、进一步地，所述处理模块还用于接收所述点云采集装置采集的当前点云数据，对所述当前点云数据进行植株识别，判断是否存在除所述待授粉植株之外的其他植株；若是，则生成指定辅助指令，以便于按照所述指定辅助指令，通过所述辅助采集组件，隔离所述待授粉植株与所述其他植株，以通过所述点云采集装置采集所述待授粉植株的整株点云数据。

10、本说明书一个或多个实施例提供一种基于点云数据的花朵授粉方法，其特征在于，应用于如上述系统，所述方法包括：通过点云采集装置，采集待授粉植株的整株点云数据；通过所述处理模块接收所述整株点云数据，对所述整株点云数据进行处理，确定所述待授粉植株的授粉路径，以根据所述授粉路径，生成对应的执行装置控制指令；通过所述授粉执行装置接收所述处理模块的执行装置控制指令，以按照所述执行装置控制指令，控制所述授粉执行装置实现花朵授粉。

11、进一步地，通过点云采集装置，采集待授粉植株的整株点云数据之前，所述方法还包括：通过点云采集装置，采集待授粉植株的当前点云数据，对所述待授粉植株进行识别，判断所述当前点云数据是否为整株点云数据若否，则根据当前点云数据，生成指定辅助指令，以便于按照所述指定辅助指令，通过所述辅助采集组件，控制所述点云采集装置移动至指定位置处采集整株点云数据。

12、进一步地，通过点云采集装置，采集待授粉植株的整株点云数据之前，所述方法还包括：通过点云采集装置，采集待授粉植株的当前点云数据，通过所述处理模块接收所述当前点云数据，对所述当前点云数据进行植株识别，判断是否存在除所述待授粉植株之外的其他植株；若是，则生成指定辅助指令，以便于按照所述指定辅助指令，通过所述辅助采集组件，隔离所述待授粉植株与所述其他植株，以通过所述点云采集装置采集所述待授粉植株的整株点云数据。

13、本说明书实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：通过上述技术方案，设置双目数据采集装置，与结构光、tof(time of flight)深度相机等深度相机相比，节省了结构成本，设置辅助采集组件，辅助采集组件通过执行指定辅助指令，辅助点云采集装置环绕采集该整株点云数据，以实现待授粉植株的环绕采集，保证整株点云数据的完整性和全面性，此外，挡板控制指令用于控制辅助采集组件中的挡板进行开合活动，隔离待授粉植株与相邻植株，避免采集到的点云数据存在其他植株的叶片数据，保证了整株点云数据的准确性，通过保证采集点云数据的准确性，从数据处理的源头保证了数据来源的准确性、全面性和针对性，便于提高授粉效率，实现高效率自动化授粉过程，可以满足大量室外授粉场景的应用需求。

技术特征：

1.一种基于点云数据的花朵授粉系统，其特征在于，所述系统包括：授粉执行装置、点云采集装置、处理模块和辅助采集组件，其中，所述授粉执行装置、点云采集装置和辅助采集组件均与所述处理模块通信连接；

2.根据权利要求1所述的一种基于点云数据的花朵授粉系统，其特征在于，所述辅助采集组件包括滑动件、垂直吊杆、吊杆悬臂和挡板；

3.根据权利要求2所述的一种基于点云数据的花朵授粉系统，其特征在于，所述挡板包括第一挡片、第二挡片和第三挡片，所述第一挡片和第三挡片为圆弧形挡片，所述第二挡片为矩形挡片，所述第一挡片与所述第二挡片的一端活动连接，所述第三挡片与所述第二挡片的另一端活动连接，通过控制所述第一挡片和所述第三挡片，组成所述待授粉植株的采集区域和/或授粉区域。

4.根据权利要求3所述的一种基于点云数据的花朵授粉系统，其特征在于，所述第二挡片的底部固定有授粉执行装置，所述第二挡片的顶部设置所述吊杆悬臂，所述点云采集装置设置在所述第二挡片中，所述授粉执行装置的上方，通过控制所述垂直吊杆旋转，实现所述点云采集装置，环绕所述待授粉植株进行点云数据采集，以及实现所述授粉执行装置，环绕所述待授粉植株进行花朵授粉。

5.根据权利要求1所述的一种基于点云数据的花朵授粉系统，其特征在于，所述处理模块还用于接收所述点云采集装置采集的当前点云数据，根据所述当前点云数据，对所述待授粉植株进行识别，判断所述当前点云数据是否为整株点云数据；

6.根据权利要求1所述的一种基于点云数据的花朵授粉系统，其特征在于，所述处理模块还用于接收所述点云采集装置采集的当前点云数据，判断所述当前点云数据是否为曝光数据；

7.根据权利要求1所述的一种基于点云数据的花朵授粉系统，其特征在于，所述处理模块还用于接收所述点云采集装置采集的当前点云数据，对所述当前点云数据进行植株识别，判断是否存在除所述待授粉植株之外的其他植株；

8.一种基于点云数据的花朵授粉方法，其特征在于，应用于如权利要求1-7所述系统，所述方法包括：

9.根据权利要求8所述的一种基于点云数据的花朵授粉方法，其特征在于，通过点云采集装置，采集待授粉植株的整株点云数据之前，所述方法还包括：

10.根据权利要求8所述的一种基于点云数据的花朵授粉方法，其特征在于，通过点云采集装置，采集待授粉植株的整株点云数据之前，所述方法还包括：

技术总结
本说明书实施例公开了一种基于点云数据的花朵授粉系统和方法，涉及花朵授粉技术领域，系统包括：授粉执行装置、点云采集装置、处理模块和辅助采集组件，点云采集装置用于采集待授粉植株的整株点云数据；辅助采集组件与点云采集装置机械连接，辅助采集组件通过执行指定辅助指令，辅助点云采集装置环绕采集整株点云数据，挡板控制指令用于控制辅助采集组件中的挡板，隔离待授粉植株与相邻植株；处理模块用于对整株点云数据进行处理，确定待授粉植株的授粉路径，以根据授粉路径，生成对应的执行装置控制指令；授粉执行装置接收处理模块的执行装置控制指令，以按照执行装置控制指令，控制授粉执行装置实现花朵授粉。

技术研发人员：张明月,陈奕帆,李庆党,倪泽隆,罗莎,庄勇博
受保护的技术使用者：青岛科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15