机器视觉技术在现代农业生产中的研究进展

机器视觉技术已经广泛应用于农业生产的各个环节,详细阐述机器视觉的概念、组成部分、工作原理以及发展历程,总结国内外的研究成果,介绍机器视觉技术在作物病虫草害识别与监测、作物生长信息监测与产量估计、果蔬识别定位与采摘、种子产前检测与果蔬分级以及农业机器人视觉导航等领域的研究进展与应用情况,提出农业场景视觉系统在稳定性、可靠性、准确性以及嵌入式视觉系统硬件计算能力与核心算法等方面还有待提高与突破,国内高水平学者集中的研究机构匮乏,行业创新能力不足,本土企业竞争力较弱等劣势;认为3D视觉技术、多传感器融合的视觉系统以及与5G深度融合的视觉系统将会成为未来农业生产领域的主要研究方向。此外,机器视觉技术的应用势必会带动产业升级、推动农业智能化发展,为无人农场建设提供有力的技术保障。     

果蔬采摘机器人系统的应用与发展

尽管果蔬采摘机器人技术发展迅速,但果蔬采摘机器人商业化的程度不高,很多仍然处于研发阶段。本文针对现有的果蔬采摘机器人系统进行了介绍,并分别从采摘机械臂、末端执行器、移动机构、视觉系统和算法等方面对国内外采摘机器人的发展现状进行论述,分析和讨论了果蔬采摘机器人现阶段面临的挑战和潜在的发展趋势。     

机器视觉高精度测量技术在农业工程中的应用

基于机器视觉的高精度测量技术在国内外已广泛应用于工业、医学、农业等领域,近年来在农业工程相关研究与应用中也得到了长足进展,应用对象涉及到蔬菜、水果、农作物和相关农业作业装备等。为此,从机器视觉定量检测和精确检测的角度出发,综述近年来机器视觉检测技术在农产品分级、农业机器人动作规划、植物生长参数检测和播种机排种性能试验等方面的应用以及进展,同时也简要讨论了该技术在非农业领域的应用现状和在农业工程领域的发展趋势,为农业现代化新技术的应用提供参考。     

基于机器视觉的关节机器人的研究

果蔬采摘机器人的研发在一些作业领域已十分迫切,而机器视觉技术和关节型机器人机构在果蔬采摘领域又有着很大的应用价值.为此,从机械结构、视觉系统和运动控制方法3个方面对基于机器视觉的关节机器人进行了研究.实验证明,当目标距离在5~20cm范围,该机器人末端定位误差小于1cm.     

机器视觉技术在现代农业装备领域的应用进展

随着图像处理算法和计算机设备的长足进步,机器视觉技术在现代农业装备领域的发展方兴未艾,在许多生产环节取得重大的应用成果,提高农业生产的效率和自动化程度。在中国这个世界最大的农业市场面前,农业机器视觉装备无疑具有巨大的发展潜力和市场前景。介绍机器视觉技术在农产品分选、生产自动化、病虫草害控制、采摘机械和导航定位等领域的农业装备上的研究及应用,对目前存在的问题进行分析和总结,并展望未来的发展趋势。     

机器视觉在农业生产中的应用研究

机器视觉技术因其非破坏性、精度高、速度快等特点,在现代农业生产中得到广泛应用。基于前人研究成果和文献分析,综述了近年来机器视觉技术在农产品质量分级与检测、农田病虫草害控制、农业自动采摘系统、农作物生长过程检测以及农业机械导航等方面的国内外研究进展,并对机器视觉技术在各领域的研究情况进行分析和总结,提出了机器视觉技术在农业生产应用中存在的问题和未来的研究方向。     

机器视觉在农业机器人自主导航系统中的研究进展

自主导航是移动机器人的关键技术.机器视觉由于信息量大和人性化特征,视觉导航已成为农业机器人获得导航信息的一种主要方式.为此,综合分析了目前国内外视觉导航技术的研究现状及其存在的问题;同时,探讨了研究中需要解决的关键技术.最后,展望了农业机器人视觉导航技术的发展趋势.     

基于机器视觉的采摘机器人分拣控制研究

随着自动化技术在农业生产中应用的逐渐推广,农业生产智能化、自动化水平越来越高,采摘机器人在果蔬采摘过程中的应用逐渐广泛。果蔬采摘完成后的分拣作业是较为繁重的工作,为克服传统分拣作业分拣效率低、分拣精度差等问题,在深入研究机器视觉工作原理的基础上,进行了机器视觉系统的数学建模,完成了采摘机器人分拣控制系统总体方案的设计。同时,将机器视觉技术应用到采摘机器人的分拣作业中,完成系统硬件模块的设计、选型及软件流程设计,并对该系统进行了仿真实验。实验结果表明:基于机器视觉的采摘机器人分拣控制系统结构简单,目标识别和分拣精度高,系统安全性和稳定性较高,具有较大的推广价值。     

农业机器人研究进展

随着经济的发展以及农业劳动人口的逐渐减少,农业机器人的开发就成为了一项紧迫的任务,研究人员开始大量的投入到农业机器人的研究中。文章提出了农业机器人与工业机器人的不同点,并分析了国内外农业机器人的研究现状,讨论目前国内外已经研制成功和正在研制的集中农业机器人。最后提出了农业机器人的发展领域发展方向,其需要机器视觉和图象处理技术、GPS技术和GIS技术、生物传感器技术、智能控制技术、新的农艺和农业生产制度技术的支撑。     

农业机器人研究进展

随着经济的发展以及农业劳动人口的逐渐减少,农业机器人的开发就成为了一项紧迫的任务,研究人员开始大量的投入到农业机器人的研究中。文章提出了农业机器人与工业机器人的不同点,并分析了国内外农业机器人的研究现状,讨论目前国内外已经研制成功和正在研制的集中农业机器人。最后提出了农业机器人的发展领域发展方向,其需要机器视觉和图象处理技术、GPS技术和GIS技术、生物传感器技术、智能控制技术、新的农艺和农业生产制度技术的支撑。     

选择性收获机器人技术研究进展与分析

鲜食果蔬成熟度不一致,需依据着色、尺寸等指标有选择地收获,是人工消耗最大、影响产业发展的瓶颈环节。选择性收获技术是农业机器人的重要研究领域,能降低人工成本并提高果蔬利润,已成为国际上果蔬收获技术发展的重要方向。近年来,以白芦笋为代表等地下部和苹果、草莓、番茄等为代表地上部的鲜食果蔬选择性收获技术进展加快,成为农业机器人的研究热点。本文阐述了近年具有市场化前景的选择性收获技术发展与应用情况,梳理出技术研发的实现路径、应用对象和发展脉络。着重分析了末端执行器与收获机构、收获目标识别与定位技术、选择性收获协同控制技术的共性关键问题,归纳了该领域技术研究的开放性问题。最后,总结了我国选择性收获技术面临的挑战和机遇,针对少人化或无人化果蔬生产的应用场景,指出了产业未来发展与技术产品化需考虑的平衡点。     

我国设施生菜无土生产装备研究现状及展望

随着农业4.0的到来,物联网、机器视觉、机器制造、自动化技术等新技术在设施农业领域的应用已经成为近几年的研究热点,农业生产也迎来装备化、无人化的发展阶段.针对我国设施生菜生产装备应用还处于发展阶段,总体生产装备应用不广泛的现象,阐述我国设施生菜生产及其机械化管理的必要性,全面梳理从播种、种苗培育、幼苗定植、田间管理到收...     

果蔬采摘机器人机械臂研究现状与展望

农业生产中果蔬采摘是其中的重要环节，且依赖于大量劳动力的参与，采摘机器人的发展与应用将会极大地改善采摘作业的劳动力依赖问题。采摘机械臂是采摘机器人的关键部分，是采摘机器人研究的一大重点。以采摘机械臂自由度进行分类，梳理总结国内外采摘机械臂研究的发展过程和研究现状。针对相同栽培模式下同一果蔬，在采摘机械臂的自由度和构型的选择上缺少标准化方案的问题，提出采摘机械臂研究与农艺的深度结合是未来解决问题的关键。同时，对于刚性本体难适应采摘环境以及关节驱动方式单一的问题，提出采摘机械臂本体的柔性设计以及驱动方式的组合使用将是未来的发展趋势。     

田间农作物机械化研究进展

通过分析国内外田间农作物机械研究现状,总结了目前田间机械的现状和遇到的问题,并提出了发展方向。田间农作物机械是现代农业的基础装备,对提高农业劳动生产率、实现资源有效利用、增加农产品供给、保证农业稳步发展起到了至关重要的作用。国内外研究学者在农业种植机械化、植保机械化、收获机械化、包装机械化等方面做出了很多的研究。基于此,论述了国内外田间农作物机械化的现状、取得的成就和存在的不足,介绍了我国田间农作物机械化在农业的种植、植保、收获、包装方面的研发与应用现状,阐述了田间农作物机械化的自动化及智能化水平,分析了田间机械化发展的策略、当前推广田间机械自动化过程中存在的关键性问题,探讨了我国田间机械研发思路和今后中国现代农业装备的发展趋势,并对推广田间农作物机械化提出了建议,以期为我国田间农作物机械行业的发展提供一定的参考。     

农业机器人关键技术研究现状与发展趋势

农业机器人是机器人领域重要分支,农业机器人代替人工作业成为现代农业发展的重要趋势。本文给出了农业机器人定义和分类,分析了农业机器人国内外发展现状、应用需求和技术挑战,划分了农业机器人3个发展阶段。通过对各类应用场景农业机器人的研究分析,提出了农业机器人的物境信息智能感知、智慧决策与智能控制、灵巧臂手精准作业、自主导航稳定行走、端-边-云协同机器人系统5大技术要素,阐明了农业机器人关键技术发展趋势,给出了其技术标准体系架构方案。指出了农业机器人共性关键技术是助推智能农机升级、智慧农业产业快速发展的重要抓手,同时指出我国农业机器人正进入快速发展期,也是我国追赶国际技术前沿的战略机遇期,最后为我国农业机器人产业发展提供了方向性建议。     

国内外设施蔬菜机械化发展现状分析及对策

随着我国设施蔬菜产业的不断发展以及人们对设施蔬菜的需求日益增加,实现机械化、智能化作业生产成为了设施蔬菜产业现代化进程中的必要环节。虽然我国设施蔬菜面积、产量以及产值不断扩大,但与欧美等设施农业发达国家仍有很大的差距。为提高设施我国设施产业机械化水平,研制可靠的机械作业装备,综述分析美国、日本、荷兰等国家现代化设施蔬菜作业机械的研究现状和发展动态,总结归纳我国设施蔬菜作业机械的类型以及优缺点,指出我国设施蔬菜生产过程中存在机械化、自动化程度不高、机具适应性差、农业机器人应用相对落后等问题。结合我国国情提出要加强研发智能化、信息化设施农业装备,推进新材料及农业机器人新技术的应用等提升设施蔬菜机械化水平的对策,为我国设施蔬菜机械化的发展指明方向和提供参考。     

果蔬采摘机器手系统设计与控制技术研究现状和发展趋势

鲜食果蔬收获是难以实现机械化作业的生产环节，高效低损采摘也是农业机器人研发领域中的难题，导致目前市场化的自动化果蔬采摘装备生产应用几乎空白。针对鲜食果蔬采摘需求，为改善人工采摘费时费力、效率低下、自动化程度低的问题，近30年来，国内外学者设计了一系列自动化采摘设备，推动了农业机器人技术的发展。在研发鲜食果蔬采摘设备时，首先要确定采收对象和采收场景，针对作物的生长位置、形状和重量、场景的复杂程度、所需自动化程度，通过复杂度预估、力学特性分析、姿态建模等方式，明确农业机器人的设计需求。其次，作为整个采摘动作的核心执行者，采摘机器人的末端执行器设计尤为重要。本文对采摘机器人末端执行器的结构进行了分类，总结了末端执行器的设计流程与方法，阐述了常见的末端执行器驱动方式、切割方案，并对果实收集机构进行了概括。再次，本文概述了采摘机器人的总体控制方案、识别定位方法、避障方法及自适应控制方案、品质分类方法以及人机交互、多机协作方案。为了总体评价采摘机器人的性能，本文还提出了平均采摘效率、长期采摘效率、采收质量、损伤率和漏采率指标。最后，本文对自动化采摘机械的总体发展趋势进行了展望，指明了采摘机器手系统将向着采摘目标场景通用化、结构形式多样化、全自动化、智能化、集群化方向发展的趋势。     

基于滑觉检测的农业机器人果蔬柔性抓取控制研究

果蔬采摘是水果蔬菜生产种植中最繁琐、最耗时间、最费精力的部分之一,直接影响果蔬日后的价值和销售。随着经济的快速发展、外出务工人员增多及农业劳动力减少,劳动力在果蔬种植成本所占比例越来越大。实现果蔬自动化采摘是降低成本、释放农业劳动力的重要举措。20世纪80年代,美国成功生产了世界上第1台西红柿采摘机器人。近年来,随着信息技术和自动化技术的高速发展,农业采摘机器人的研究和开发取得了很大进步,但对果蔬柔性抓取的研究进展较慢。为此,基于滑觉传感检测技术与果蔬损伤机理,以农业机器人采摘控制系统为研究平台,运用离散小波变换算法,从传感器和抓取力控制着手,深入研究和设计了农业机器人柔性无损采摘控制系统。试验表明:系统运行稳定,可靠性强,对实现果蔬柔性采摘具有十分重要的应用意义。