营养钵茄苗嫁接机器人控制系统设计

根据研制的营养钵茄苗嫁接机器人的机构及嫁接工作流程,设计了嫁接机器人的单片机控制系统。采用2个单片机分别控制砧木处理机构和穗木处理机构,开发了相应的硬件系统和软件系统,实现了砧木处理和穗木处理流程的并行操作。2个单片机之间利用通信方式完成嫁接作业,并且进行了整机调试实验。实验表明,设计的控制系统稳定可靠、成本低,提高了嫁接的速度和效率。     

采摘机器人智能化控制系统设计研究 —基于嵌入式系统和物联网

近年来,采摘机器人被逐渐地投入到农业生产过程中,受作业环境复杂性及本身控制系统的精度影响,采摘机器人的作业效率和质量很难到达预期的设计要求。为了提高采摘机器人的控制精度和智能化程度,将嵌入式系统和物联网引入到了采摘机器人控制系统的设计上,并采用无线传感网络实现机器人和远程端的通信,利用三边测量定位提高其定位精度。为了验证方法的可靠性,以西红柿采摘作为实验环境,对采摘机器人的响应速度、定位精度以及果实的采摘质量分别进行了测试,结果表明:采用嵌入式系统和物联网设计采摘机器人的控制系统,采摘机器人具有较高的响应速度和定位精度,果实的采摘质量较高,可以满足果实智能化采摘的设计需求。     

PLC在穴盘苗移栽机器人控制系统中的应用

在对全自动嫁接机相配套的穴盘苗移栽机器人进行研究的基础上,基于穴盘中符合嫁接基准的幼苗分布情况、移苗机械手的状态信息及穴盘的位置信息的多信息融合,设计了PLC控制系统;同时,介绍了系统的构成及工作原理,给出了系统状态转移图以及提高精度的各项措施.该系统不仅线路简洁、可靠性高,而且较好地兼顾了精度和成本.     

农业机器人技术研究现状

根据农业生产用途的不同对农业机器人进行了机型分类，主要有农业信息采集机器人、剪枝机器人、嫁接机器人、移栽机器人、喷药机器人及采摘机器人等。介绍了国内外主流农业机器人的研究现状，对其工作原理及特性进行了阐述。提出了现有农业机器人关键技术存在的问题及未来发展方向。      

西红柿采摘机器人视觉系统的研究

针对果实采摘机器人果实识别率低的问题,设计了一组用于西红柿识别和定位的双目立体视觉系统,为机器人的采摘作业提供更有利的条件。为此,采用Bumblebee双目立体视觉系统,基于成熟果实与植株颜色特征的差异进行图像分割,来识别成熟的西红柿;在完成相机标定、特征点提取和特征点匹配的基础上,通过三维空间定位获取果实的三维坐标。实验结果表明:该系统果实识别的整个过程平均耗时150ms,对成熟西红柿的识别率达到99%,测试误差在10mm以内,能够较好地满足西红柿采摘工作的要求。     

葫芦科穴盘苗单人操作嫁接机器人设计与试验

为提高葫芦科穴盘苗嫁接机器人的人均操作效率,在原先机器的基础上优化改进,设计了葫芦科穴盘苗单人操作嫁接机器人,并进行了效率提高的理论分析,通过分析得出,所设计的葫芦科穴盘苗单人操作嫁接机器人的人均操作效率与操作者的操作熟练度呈负相关的关系,理论上,设计的单人操作嫁接机器人人均操作效率比改进前提高1倍。通过试验得出,在种苗质量有保证的前提下,机器嫁接成功率可达95%,嫁接速度可达455株/h,实际作业的人均操作效率提高了50%以上。     

采摘水果机器人

日本开发了一系列不同用途的农业机器人,除嫁接机器人外还有采摘水果机器人。这种机器人有他自身的特点:它们一般是在室外工作,作业环境较差,但是在精度上却没有工业机器人那样要求高。如     

大棚土豆嫁接西红柿获成功

在辽宁省葫芦岛市大寒村农民杨红军的大棚里,1m多高的西红柿棵上坠满了沉甸甸的西红柿;扒开根部,露出与上面红色西红柿相映的白土豆。据有关专家介绍,杨红军的土豆嫁接西红柿技术在辽宁省尚属首创,在全国也是个领先项目。     

嫁接机械在天津市设施农业中的应用

一、蔬菜自动嫁接技术介绍 嫁接栽培是克服设施瓜菜连茬病害和低温障碍的最有效途径,抗病、增产效果显著,广泛用于黄瓜、西瓜、甜瓜、茄子、西红柿的栽培。长期以来,由于蔬菜的嫁接技术要求高,操作复杂,这项工作一直是由人工操作来完成,操作速度慢,生产效率低,幼苗的成活率极不稳定。     

喷雾机器人导航系统建模与控制算法设计

喷雾机器人是为适应设施农业的要求而发展起来的一种农业高新技术,自动导航技术是喷雾机器人研究的关键技术之一.为此,通过对喷雾机器人运动状态的分析,建立了控制系统的数学模型.以此为基础,进行了数字PID控制算法的工程实现.运行实验表明,控制系统工作稳定可靠,满足了喷雾机器人的功能要求.     

基于PLC的农业机器人电气控制系统设计

随着自动控制技术和农业现代化的发展,农业机器人的应用越来越多.为此,以基于PLC的农业机器人电气控制系统为研究方向,对农业机器人主要的软硬件设计进行了分析.试验结果表明:农业机器人能顺利地完成水果的采摘,且系统具有一定的可靠性、稳定性和抗干扰能力,对现代农业的发展具有一定的积极意义.     

视觉传感器在采摘机器人目标果实识别系统中的应用

目标果实的识别和定位是准确采摘的核心,是采摘作业的必要条件。为此,首先从硬件和软件两方面对采摘机器人总体框架进行了介绍,然后搭建了双目视觉系统,并建立了摄像机标定模型,最后实现了对目标果实的识别和定位功能。试验结果表明:采摘机器人目标果实识别系统对目标果实的识别定位误差在8mm以内,成功采摘率在96%以上,系统精度高,采摘效果良好,能够满足采摘机器人的作业要求,对实现水果采摘的自动化、无人化具有重要现实意义。     

基于PLC的农机控制系统可靠性研究

针对农机控制系统可靠性较低的问题,基于PLC系统对农机控制系统进行了设计,并对其可靠性进行了研究。该农机采用可编程控制器PLC进行控制,其硬件系统主要组成为踏板、方向盘、挡位和牵引装置等,软件系统对农机的自动导航和电-液悬挂系统进行控制。农机的可靠性评价采用模糊神经网络模型,通过确定神经网络结构、计算法方式和评价模型对农机进行可靠性评价。可靠性试验结果表明:基于PLC机器人的农机控制系统的可靠性较高,可以满足用户需求。     

基于PLC的采摘机器人平台设计与研究

随着我国农业生产规模的扩大,日益增长的劳动力需求和落后的传统农业生产方式之间的矛盾越来越突出。采摘作业是农业生产中较为普遍的环节,为克服传统采摘作业效率低、安全隐患大等问题,设计了基于PLC的采摘机器人平台,完成了机器人平台的结构设计。同时,通过建立机器人的动力学模型,求解了各关节机构与采摘目标之间的运动关系,通过硬件选型和硬件设计,确定了合理可靠的功能模块,并完成各个模块与PLC控制器输入输出接口的外部接线设计,最后完成了机器人平台的软件流程设计。生产实践表明:该采摘机器人平台结构简单、控制精度高,具有较高的安全性和稳定性,有较大的推广价值。     

基于PLC采摘机器人机械手控制系统改进设计

随着农业生产规模的扩大,农业劳动力的需求也逐渐增大,传统手工采摘方式效率低、产能不足,且具有一定的危险性。为克服这一难题,改进农业生产方式,设计了一种基于PLC的采摘机器人机械手控制系统,通过建立机械手的动力学数学模型,基于控制系统的总体构架,分别对系统的硬件和软件进行设计。硬件设计主要包括PLC控制器、主控计算机、传感器模块、驱动模块和控制模块等5个部分,并完成了PLC程序设计及梯形图的编制。最后,通过实验验证了该机械手控制系统的安全性和稳定性,结果表明:系统可有效地完成采摘过程,且控制精度高,成本投入更低,大大提高了劳动生产效率,降低操作人员的安全风险,具有较大的推广价值。     

多光谱视觉技术在收获机器人中的应用

分析了几种不同作物光谱反射特性；简要介绍了利用多光谱技术进行图像处理的软件、硬件系统及其处理方法；着重介绍了多光谱视觉技术在番茄收获机器人以及黄瓜收获机器人中的应用；最后，对多光谱视觉技术应用于收获机器人需解决的关键技术作了简要阐述。     

基于PLC的一种茄科整排自动嫁接机控制系统设计

为满足现代智能农业生产需求,提高蔬菜嫁接作业效率、降低人工劳动力的投入与强度,研究了高效、可靠、安全的茄科劈接式或贴接式自动整排嫁接机的控制系统。采用欧姆龙CP1H系列的PLC作为中央控制单元,以控制电磁阀、继电器、伺服电机、步进电机等执行元件的工作。依据嫁接机作业时的流程工艺和调试安装时的需求,采用CX-programmer专业编程软件,编写T形图控制程序,提供自动运行、单步运行及功能单元独立运行三种模式。试验表明:该茄科整排嫁接机在自动运行模式下,单株程序运行时间5.33s,作业效率可达1 015株/h。     

基于视觉检测的苹果采摘机器人系统设计与实现

为提高苹果采摘的自动化与智能化水平,降低重复繁琐的人工劳动强度,减少对果实的损坏率,研制了一款用于苹果成熟自动检测并采摘的轮式机器人系统。系统由硬件平台和软件平台两部分组成。其中,硬件平台由四轮驱动越野小车、IPC-610L工控机、图像数据采集卡、四自由度机械臂和末端执行器组成;软件平台基于Visual C++6.0开发环境,使用双目立体视觉技术和图像处理技术实现对苹果的识别与定位,再通过机械臂的路径规划实现对苹果的采摘。通过仿真实验和数据分析表明:机器人在无人值守的情况下,能实现自动导航、自动识别、自动采摘苹果等功能,并且识别成功率大于94.00%,采摘成功率达到91.33%,平均采摘周期约为1 1 s,具有较高的准确性及稳定性。     

基于ARM处理器的灌溉自动控制系统设计

为了实现农作物需水信息的实时采集和农作物的及时灌溉,设计了基于WinCE和ARM的作物需水信息的采集、分析与自动灌溉控制系统。在总结原有的农作物自动灌溉系统存在的系统资源较少、人机交互界面不够友好等不足的基础上,利用ARM嵌入式系统和WinCE的硬件扩展能力强、实时、移植性好、应用程序开发周期短、人机交互友好等优势,从硬件实施和软件开发两个方面设计了一种新的自动灌溉系统。实测结果表明,该系统可以较好地实现土壤含水率的监测。同时,通过选择中、下层土壤含水率来设定灌溉起、停阈值,达到了节水的目的。系统性能稳定、可靠,能够满足农作物需水信息的实时采集和自动灌溉要求。     

采摘机器人实时智能避障系统研究——基于嵌入式ARM

为简化采摘机器人底层控制系统软硬件设计,提高系统的实时性和可靠性,在处理器的设计上引入了嵌入式微处理器,取代了常规的单片机和PLC方案。提出了基于ARM控制器和源代码开放的Linux操作系统组成的采摘机器人控制系统,对其实时避障功能进行了设计,并模拟采摘机器人作业环境对该方案的可行性进行了测试。结果表明:采摘机器人行使过程中可以躲避障碍物,向目标作业区域移动,成功地实现了实时避障功能,为采摘机器人自主导航系统的开发提供了重要的借鉴。