果蔬采摘機(jī)器人

《果蔬采摘機(jī)器人》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《果蔬采摘機(jī)器人（33頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、 蔬米摘機(jī)器/ N是針對水果和蔬菜, 通過編程能完成這些作物的采摘，輸送， 裝箱等相關(guān)作業(yè)任務(wù)的具有感知能力的自 動化機(jī)械收獲系統(tǒng)。 設(shè)計(jì)果蔬采摘機(jī)器人需解決的主要問題是識別 和定位果實(shí)，在不損害果實(shí)也不損害植株的條件 下，按照一定的標(biāo)準(zhǔn)完成果蔬的收獲。同時(shí)，也 要考慮經(jīng)濟(jì)因素，要保證其成本不比其所替代的 人工成本高。 W  ?國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 ?農(nóng)業(yè)機(jī)器人的發(fā)展與展望 ? 1. 1984年，日本京都大學(xué)的川村等人開始開始了 對 】的研究，并研制出一臺具有5自 there? I 由度關(guān)節(jié)型機(jī)械手的機(jī)器人。 ，針對 ?2 .

2、近藤等人研制岀氣吸式 特定栽培模式…坡面上種植和平面種植，研制出 了 3種草莓采摘機(jī)器人并分別進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。 ?3 .荷蘭農(nóng)業(yè)環(huán)境工程研究所研制出一種多功能 O機(jī)械手有7個(gè)自由度，采用三菱 摘1條黃瓜 RV-E26自由度機(jī)械手，在底座上壇加了 1個(gè)線性 滑動由度，采摘成功率約為80%, 需時(shí)間45s。 ?4.日本岡山大學(xué)研制的 觀關(guān)廳屬采用5自 由度的極坐標(biāo)機(jī)械手。視覺傳感器一般采用彩色 攝像機(jī)。該機(jī)器人的特點(diǎn)是，為聲提高使用效率， 開發(fā)了多種末端執(zhí)行器,除了能完成采摘作業(yè)，更 換其他的末端執(zhí)行器還可以完成噴霧、套袋和修 剪枝葉等作業(yè) 迎迎亂目目C3目於沢G3目0

3、 迎迎亂目目C3目於沢G3目0 ? I為動力的移動 騎書忌木畀關(guān)黑聲耀專絡(luò)奏蠶駅牖關(guān) 購濾辭霽該機(jī)器人可以 I 85%以上的 迎迎亂目目C3目於沢G3目0 果蔬采摘機(jī)器人技術(shù)原理 果蔬采摘機(jī)器人技術(shù)原理 ? 一.番茄米摘機(jī)器人 > 一和 組成 圖2番茄釆摘機(jī)器人結(jié)構(gòu)簡圖

4、 迎迎亂目目C3目於沢G3目0 果蔬釆摘機(jī)器人技術(shù)原理 ,把 I,可尋找和識別成熟果實(shí)。 ?帶橡膠手指和啟動吸嘴的 果實(shí)吸住抓緊后， ?利用 的腕關(guān)節(jié)把果實(shí)擰下來而不損 傷果實(shí)。 由行走。 有4個(gè)輪子，能在田卩 / / 厶 機(jī)器人米摘番茄十 在第13屆中國（壽光）國際蔬菜科技博覽會上, 蔬菜機(jī)器人在采摘西紅柿 迎迎亂目目C3目於沢G3目0 1、草莓米摘機(jī)器人 圖像采集卡 V軸 、 t刊巧軸用軸攝像機(jī)2 運(yùn)動控制器 限位開關(guān)攝像機(jī)1 （共6個(gè) 主機(jī) 打召戶8勿?迎迎Q回目目G3目％僭。G3目肝 圖4 草莓

5、采摘機(jī)器人采摘系統(tǒng)示意圖 自動草惑摘機(jī)器人?MP4 （一）果蔬采摘機(jī)器人定位系統(tǒng) 1.激光掃描測距技術(shù) 這種技術(shù)利用一束激光在物體表面逐點(diǎn)掃描，根 據(jù)各點(diǎn)反射的信息判別物體的形狀及空間位置。 其測距原理有三種： 、 和 O 利用這種技術(shù)能夠達(dá)到很高的水果形狀精度及 空間位置精度，但速度比較慢，成本比較高。  ? 2.利用兩臺攝像機(jī)所獲得的圖像差異計(jì)算目 標(biāo)的三維信息 這種技術(shù)跟人眼觀察物體的方式很相似，他利用 兩臺相隔一定距離的兩臺攝像機(jī)所獲取的圖像的 差異，運(yùn)用三角測距原理得到果實(shí)的有關(guān)位置的 三維信息，這就是所謂的了 o 這種技術(shù)相比較于激光測距技術(shù)精度低，

6、但具 有速度快、成本低的特點(diǎn)，在實(shí)際研究中得到了 廣泛應(yīng)用。 迎迎亂目目C3目於沢G3目0 （二）果蔬采摘機(jī)器人視覺系統(tǒng)的目標(biāo)提取 大部分水（疏）果處于采摘期時(shí)，其果實(shí) 表面顏色與北京顏色存在較大差異，而同 一品種果實(shí)表面顏色相近，體現(xiàn)在色彩空 間中果實(shí)顏色和背景顏色存在著不同分布 的特性。 ? 1.果實(shí)表而顏色樣本采集 2?建立果實(shí)表面色彩空間參照牙 3 .果實(shí)分割 ? 4?圖像分割實(shí)驗(yàn)結(jié)果及討論  果實(shí)表面顏色樣本釆集 1、 使用數(shù)碼相機(jī)直接從田中拍攝圖片，并 從這些圖片中剪裁出成熟水果的區(qū)域 2、 使用數(shù)碼相機(jī)在各種自然光條件下（清 晨、中午、傍

7、晚、晴天和甬央）扌白攝成熟 果實(shí)，并拍攝相對應(yīng)的背景（水泥地面以 及樹葉、雜草等） 3、在可控光強(qiáng)的光箱中用彩色攝像機(jī)（使 嬲鑑靠）采集各種光照X件下的真 建立色彩空間參照表 iei ?建立色彩空間參照表的過程，實(shí)際上就是 樣本像素在色彩空間的分布過程。 迎迎亂目目C3目於沢G3目0 果實(shí)圖像分割 ?有了果實(shí)表面顏色色彩空間參照表以后， 很容易判斷一個(gè)像素點(diǎn)是否為目標(biāo)像素點(diǎn) ?判斷方法：在每個(gè)像素點(diǎn)的5X5鄰域內(nèi)統(tǒng) 計(jì)目標(biāo)像素點(diǎn)個(gè)數(shù)，超過半數(shù)時(shí)則認(rèn)為該 點(diǎn)是目標(biāo)像素點(diǎn)，否則認(rèn)為是非目標(biāo)像素 點(diǎn)。 迎迎亂目目C3目於沢G3目0 迎迎亂目目C3目於沢

8、G3目0 迎迎亂目目C3目於沢G3目0 圖像分割實(shí)驗(yàn)結(jié)果及討論 水果表面顏色樣本色彩空間分布圖h 水果表面顏色樣本色彩空間分布圖,  目標(biāo)分割實(shí)驗(yàn)結(jié)果 f臚 色刪唯 農(nóng)業(yè)機(jī)器人的發(fā)展與展望 ?發(fā)展 目前，大部分果蔬采摘機(jī)器人還處于研究階段，離實(shí)用化 和商品化還有一定的距離。其主要原因是: 1 .機(jī)器人智能化程度沒有達(dá)到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的要求。農(nóng)業(yè)生產(chǎn) 的非結(jié)

9、構(gòu)性和田間工作的不確定性要求采摘機(jī)器人具有較 高的的智能和柔性生產(chǎn)的能力。 2.釆摘效率不高，普遍低于人工釆摘。這主要是由于圖像 處理時(shí)間較長，以及機(jī)器人的自由度多，對其控制需要話 費(fèi)較長時(shí)間。 3.機(jī)器人的制造成本較高, 用效率較低。 ?展望： 采摘智能化機(jī)器人的研究需要在一下幾個(gè)方面進(jìn) 行努力： 1開發(fā)岀智能化程度高的視覺處理系統(tǒng)朋能夠?qū)?要采摘的成熟果蔬進(jìn)行準(zhǔn)確的識別和精確定位。 2提高圖像處理硬件的處理速度，優(yōu)化軟件的算 法，同時(shí)簡化機(jī)器人結(jié)構(gòu)，降低控制難度，從而 提高采摘工作效率 3設(shè)計(jì)開放式的采摘機(jī)器人，提高機(jī)器人的通用 性。通過更換末端執(zhí)行器既能采摘同的果蔬， 提高機(jī)器人使用效率。 1