智能采摘机视角下的切割技术研究现状及展望

文章论述了国内外切割技术研究及应用现状,通过分析国内外切割技术应用的差异,指出了将激光切割技术与智能采摘机相结合的重要意义,可以充分发挥出激光切割技术的优势,推进智能采摘机设备快速发展,使智能采摘技术向更节能环保、高质量、高效率、高产能方向迈进。     

重庆地区柑橘机械化采摘问题分析

重庆地处我国柑橘生态最好区域,但目前柑橘采摘机械化水平极低,严重制约了重庆柑橘产业的良好发展,结合重庆地形地貌及柑橘果实特性,提出了柑橘机械化采摘的对策。     

柑橘辅助及其采摘器特性分析

中国作为柑橘世界年产量第三大国,仅次于巴西和美国,是柑橘主要的产地之一。中国现有的柑橘采摘大多数局限于人工采摘,对于其采摘机器的推广有诸多局限因素。中国现处于一个机电技术快速发展的时代,根据柑橘采摘的实际特性制造适合的采摘器很有必要。     

基于双视觉系统的柑橘辅助采摘器设计

为减轻柑橘采摘过程中劳动强度大、效率低及传统采摘器易损伤果实从而影响果实保鲜及品相等问题,设计了一种可高效、安全、精准地实现快速采摘柑橘果实的采摘器。采摘器通过光学视觉、机械视觉双视觉辅助定位系统,对果实进行精准定位,由漏斗式捕捉口对果实进行捕获,由双圆盘滑切锯片将果梗切断,果实落入缓冲管道中。试验结果表明:柑橘采摘器可以有效提高采摘效率,减轻果农的采摘劳动强度。     

扰动柑橘采摘的实时识别与采摘点确定技术

对成熟柑橘果实在扰动状态下的视觉识别定位技术进行研究。利用ANSYS进行了扰动柑橘的动力学分析,结合图像处理分析结果,确定了微扰动柑橘的运动规律为类单摆运动;对采集的微扰动柑橘视频进行图像处理,设定规则选取视频中的图像,利用改进的K-means聚类分割法结合优化Hough圆拟合方法实现柑橘果实的分割;根据图像分割结果,对柑橘的二值图像进行Hough直线拟合,结合直线斜率在-0.45~0.45的约束条件,确定扰动柑橘的有效采摘点。试验结果表明该方法能有效地识别自然环境中的微扰动柑橘,确定扰动果实采摘点的准确率达85%,采摘点确定的处理时间在7.58~9.24 s范围内。     

全自动旋转式柑橘机械采摘机模型设计

为了解决两广地区矮化密植柑橘园砂糖橘采收作业存在的问题,针对矮化密植柑橘种植模式中的植物生长特点,本文设计了全自动旋转式柑橘采摘机,详细阐述了机具整机结构及工作原理,设计分析其关键部件,并细化了各关键部件物理结构。同时,分析了柑橘搅打采摘和收集过程,得到塑胶指棒转速、采摘机整机自走速度、收集传送带马达转速与柑橘采集效果之间的关系,并通过柑橘种植园田间试验进行了验证。该机器结构严谨、适应性强、采摘效率高,适用于两广地区矮化密植柑橘种植园进行砂糖橘的采摘与收集。     

一种连续采收柑橘采摘器研究设计

柑橘的采摘和收集是整个柑橘生产过程中的一个重要环节,本文针对柑橘采收过程中存在的问题,展开柑橘采摘器创新设计与制作。主要目标是提高柑橘采摘效率、降低劳动强度和采摘成本,保障柑橘成品质量。     

欠驱动式柑橘采摘末端执行器设计与试验

为实现柑橘采摘的机械化、智能化,设计了一款欠驱动式柑橘采摘末端执行器。该执行器通过三指充分抓握与偏转的融合控制,实现对不同大小及椭圆度的柑橘的稳定采摘。针对不同尺寸柑橘采摘需求,设计了双连杆并联式手指,在抓握直径差异较大的柑橘时,手指能够自动进行抓取或捏取动作,并实现被动柔顺。通过静力学分析,得到抓取力与电机输出力矩间的关系。针对不同椭圆度柑橘采摘需求,为手指根部添加旋转关节。在建立电机驱动控制系统模型的基础上,提出基于电流反馈的主动柔顺控制策略,指根能够旋转合适的角度使指面与柑橘表面紧密贴合,在防止手指棱边刮伤柑橘表皮的同时,增大接触面积、提高摩擦力。仿真结果表明,该末端执行器结构在运动学方面满足设计要求。制作物理样机并在实验室环境下进行了柑橘抓取试验,试验结果表明采摘执行器针对直径30~100mm的柑橘抓取成功率为98.3%,平均耗时5.3s。该末端执行器能够针对不同尺寸、不同形状的柑橘实现采摘功能,具有适应性强、抓取稳定、不损伤果实等优点。     

果蔬采摘机器人的研究

果蔬采摘机器人是实现农业自动化的一项重要技术.为了掌握果蔬采摘机器人的最新研究动态,将其尽早应用到生产实际,根据近年来国内外最新的研究资料,简要阐述了果蔬采摘机器人的特点和国内外的研究进展,结合当前在此领域的一些研究实例进行比较分析;从采摘机器人的移动机构、机械手、识别和定位系统、末端执行器4部分介绍了其结构组成与设计技术,并在此基础上重点分析了果蔬采摘机器人研究中存在的问题,提出了未来研究开发的技术关键与方向.     

林果机械振动采摘理论与装备研究进展

中国是林果起源地之一,采摘是林果产业生产中的重要环节。机械化采摘是实现代替人工作业进行林果快速收获的重要手段之一,是现代化农业发展驱动下的必然走向。机械振动采摘是目前应用最为广泛的技术,林果采摘机械的工作性能主要由振动效果决定。因此,本文通过对国内外各类林果机械振动采摘装备的研究分析,归纳出影响振动采摘的因素、果树三维重构与等效模型、果实振动脱落特性以及振动能量传递与耗散等4大关键机械振动采摘理论,并阐明了各理论目前存在的不足。在此基础上阐述了国内外林果机械化采摘装备的研究现状和进展,分析了林果机械式采摘机的适用范围、工作原理及分类,总结了典型振动式及接触式采摘机的机型和技术参数,指出了各机型应用作业产生的实际问题。结合林果产业应用场景和发展要求,分析了中国林果机械化采摘面临的主要问题,认为缺乏系统性理论研究、关键技术研究进展缓慢是制约林果机械化发展的关键,提出了未来林果机械化采摘的技术重点是高效、精准、低损收获,最终为实现林果自动化、智能化采摘的建议。     

基于树莓派及深度学习的柑橘识别系统设计

随着现代农业技术的发展,柑橘的生产与采收自动化是必然趋势,而柑橘的目标识别是实现采摘自动化的重要环节。提出一种基于树莓派的柑橘识别系统,以树莓派作为软件程序平台,应用Python语言构建卷积神经网络模型,利用TensorFlow平台实现柑橘的识别。通过机器视觉采集柑橘树的相关数据,结合深度学习算法,对柑橘树上的柑橘进行识别及计数。经过测试,识别正确率约为92.4%。此外,利用GPS模块进行识别位置定位,确定区域内的柑橘密度及使用光照强度传感器测量环境光照强度对图像进行直方图均衡化处理,降低光照对柑橘识别的影响。     

柑橘生产机械化研究

从灌溉、施肥、施药、修剪、采摘和运输等主要田间作业环节，对国外柑橘生产机械化技术进行了分析。针对中国柑橘生产机械化水平较低和柑橘生产机械化发展中存在的问题，借鉴国外发展经验和先进技术，提出了中国柑橘生产机械化的发展方向、主要机械化技术与装备发展要点。     

苹果采摘机器人的机械结构设计分析

随着苹果采摘机技术的发展国内外开始探索相关技术及先进成果应用在农业领域,其中果实采摘收割苹果采摘机是农业领域中相对大的比重,相关苹果采摘机随着技术进步及相关经验的成熟会为人们解放劳动力、提高工作效率等方面有不可估量的前景。文章设计了一款轮式苹果采摘机,并在设计过程中对两种不同结构进行了对比分析。为进一步探索苹果采摘相关苹果采摘机的研发提供了相关经验及依据。     

万寿菊机械式采摘技术现状与建议

从万寿菊主要品种、功能用途、形态特征、植株结构及采摘原则等方面分析了万寿菊特性及农艺要求。介绍了万寿菊机械式采摘技术国内外研究现状及发展趋势，并对万寿菊主要机械化采摘原理进行分析和整理，提出万寿菊机械化采摘的注意事项及解决措施。      

一种自动化柑橘采摘机器人设计

目前，我国柑橘果实采摘方式多为人工采摘，存在劳动强度大、人工易受伤等问题。针对以上问题，结合现阶段研发的柑橘采摘机器人存在的不足，设计了一种全自动柑橘采摘机器人。该机器人由圆筒式末端执行器对果实进行捕获，由锯刀片将果梗切断，使得果实滑落进输送软管直至储存箱，能有效降低对果实机械损伤的风险。根据实际采摘需求，运用D-H法建立了采摘机械臂坐标变换矩阵，给出了运动学正解并进行仿真，仿真结果验证了采摘机械臂结构设计的科学性和合理性。     

浅谈采摘机器人在农业中的应用

采摘机器人技术处于农业机械化研究的前沿领域,一些发达国家已取得了较大的成果。文中对国外采摘机器人的研究现状进行了综述,列举了国内采摘机器人的研究进展,并分析了国内外采摘机器人的发展趋势。     

柑橘收获机器人技术研究进展

简述了柑橘收获机器人系统组成和技术研究进展,分析了机器人各组成部分的功能、工作原理以及存在的技术问题,并提出了相应的解决办法.为了促使柑橘收获机器人技术的进一步发展,今后的工作主要集中在机械本体的优化设计、果实的智能化识别和定位以及不确定场景下的避障路径规划.在提高工作效率和采摘质量的同时,应考虑尽量降低柑橘收获机器人的制造成本,提高其通用性,以期实现柑橘收获的商业化.     

现代农业——半自动化采摘机械研究

文章阐述了果实采摘机器的国内外研究成果,介绍了现在典型果实采摘机器的研究现状。研究果树采摘机器不但在调整市场需求、提升经济效益、减少劳动强度上有着深刻意义,同时还有助于促进我国农业进步、加快我国农业现代化发展。本文基于目前主流采摘机器的工况、性能及存在问题等,指出了当前采摘机器在研究与应用过程中的主要问题与制约因素。     

一种柑橘采摘器的设计探讨

人们生活水平的日益提高导致对水果的需求越来越大。其中柑橘又是我国南方丘陵山区主产的一类水果,在冬春季节是人们消费的主要水果品种。在柑橘的整个生产活动中,果实的采摘工作量十分巨大。同时,水果采摘不仅影响到它的品相,甚至影响到它的保鲜储藏等,从而严重影响柑橘的经济效益。目前农村大量年轻人进城务工,水果采摘,也多为留村中老年农民手工采摘,效率低下。为了适应目前农村实际情况,设计一种简便的手持式采摘器不但可以提高采摘效率而且安全可靠。     

仿蛇嘴咬合式柑橘采摘末端执行器设计与实验

提出了通过改进采摘机器人的末端执行器来实现未知柑橘果柄空间方位的柑橘采摘,以提高采摘机器人的采摘能力。对柑橘果柄生长情况进行了调研,定义了果柄倾角并进行了统计,对果柄极限位置的剪切要求进行了分析并得出了末端执行器的设计要求。根据蛇的咬合动作和蛇嘴骨骼的特殊结构,通过仿照蛇嘴结构设计咬合式末端执行器能够满足设计要求。对蛇头骨骼结构进行了简化,提出了两种设计思路,并据此分别设计了两种机构的初步模型,经过运动学分析确定了较优方案,并对初步模型进行了优化,确定了末端执行器的三维模型。根据三维模型建立了末端执行器的运动学模型,并进行了运动学分析和仿真,保证了机构设计合理。制造了咬合式末端执行器样机并通过课题组自行研制的柑橘采摘机器人进行了实验室环境和自然环境的实验验证。实验结果表明,在实验室环境下,果柄倾角为0°、气压为0.6 MPa、果柄直径不超过4.0 mm条件下的切断成功率不小于95%,不同果柄倾角的总体切断成功率为97.5%;在室外环境下,收获柑橘的总成功率为87.5%,基本实现了未知果柄空间方位下对柑橘的采摘。