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.     

生菜自动移苗机的设计

介绍了应用于工厂化农业中的生菜自动移苗机的总体设计、控制系统设计,以及驱动装置与执行机构动作的编程实现.该机器可完成预定功能,并且移苗效率比手工移苗提高了3～4倍.     

蔬菜嫁接机器人视觉系统的研究(Ⅰ)--用图像形态学方法检测瓠瓜苗生长点

研究设计了蔬菜嫁接机器人的视觉系统。利用目标与背景颜色不同的特点实现了图像分割，并用图像形态学方法寻找到嫁接苗（瓠瓜）生长点的位置，获得了满意的结果。     

蔬菜自动嫁接机器人系统--旋转切削机构的设计

对贴接法蔬菜自动嫁接机器人系统中的关键部件－－旋转切削机构进行了研究,通过计算机模拟和反复试验,给出了旋转切削的切削半径和切削角度。针对试验中出现的问题,增加了砧木和穗木的切削支点,从而改善了切削效果。     

草莓收获机器人采摘执行机构设计与试验

设计了一套针对地垄栽培模式下草莓的无损伤自动采摘执行机构.该执行机构可在一定范围内对成熟草莓进行自主识别和精确定位,并以夹持、剪切果柄的方式摘取果实,从而实现草莓的无损伤采摘;所采用的控制方法对视觉传感器精度和机构重复定位精度依赖性较小,利于在进一步推广中控制成本.试验结果表明,该执行机构在实验室环境下对草莓的无损伤采摘成功率可达90％.     

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。     

葫芦科营养钵苗单人操作嫁接机器人设计与试验

基于葫芦科营养钵苗的“贴接法”嫁接技术,设计了由穗木夹持搬运机构、穗木切削机构、砧木夹持搬运机构、砧木旋切机构、嫁接夹自动排列输送机构、嫁接钵苗自动排列摆放机构组成的葫芦科营养钵苗单人操作嫁接机器人。通过试验得出,该机器人的理论嫁接速度可达440株/h,实际操作嫁接速度达到285株/h,嫁接成功率为92%,与同类型的双人操作营养钵苗嫁接机相比,人均作业效率提高36%。增加了嫁接钵苗的后续自动排列摆放机构,提高了嫁接生产自动化程度。     

水果采摘机器人视觉系统的目标提取

在田间对作物的果实图像进行实时、准确地目标识别提取，是采摘机器人视觉系统的关键技术，而目标提取的实质是图像分割。大部分水(蔬)果处于采摘期时，表面颜色与背景颜色存在较大差异。而同一品种果实表面颜色相近，体现为在色彩空间果实表面颜色和背景颜色存在着不同的分布特性。根据这一特性，提出了一种基于色彩空间参照表的适用于水果采摘机器人视觉系统果实目标提取的图像分割算法。该算法先由果实样本图像建立色彩空间参照表，再根据色彩空间参照表采用一种类似于“卷积”的方法进行图像分割。与现有其他方法比较，本方法基于彩色的信息处理，可将背景除去得更干净；对背景不做分割处理、无复杂运算，有利于机器人实时图像处理。采用该算法分别对草莓、橙子、西红柿的图像在L^*n^*6^*，Hsv，YCbCr色彩模型下进行了实验，结果显示该算法在这些色彩模型下均可取得理想的图像分割效果。     

蔬菜自动嫁接技术研究：Ⅱ嫁接装置的结构设计与试验

设计出蔬菜自动嫁接样机，它由控制，动力，执行３个部分组成，能完成砧木和穗木的自动输送，穗木的自动切削，砧木生长点的自动切除和插孔，以及砧木和穗木的自动接合等工作。首次设计出砧木生长点的自动切除和插孔机构。对机构的运动作了理论分析，指出了理想切削速度的条件，试验结果表明，嫁接样机符合设计要求。分析了产生嫁接偏差的原因，并提出了改进措施。     

蔬菜嫁接机器人砧、穗木套管式接合装置的设计

针对蔬菜自动嫁接时砧木和穗木的接合采用嫁接夹固定而存在的送夹装置设备复杂、耗材成本高等问题，设计了套管式接合装置。该装置由套管自动进给切断机构和套管夹持手爪组成：套管自动进给切断机构实现套管的自动进给和自动剪切。套管夹持手爪是左右对称的四杆机构，左右各有1个主动杆和从动杆。手爪执行构件固定在从动杆上；套管夹持手爪可将套管在开口处撑开，实现套管的张开和闭合。建立了套管式接合装置的数学模型，对夹持手爪的设计参数的优化结果为：当主、从动杆长度为35和25mm，手爪执行构件长度为15mm、手爪两转轴间距为6mm、力作用点与转轴连线的距离为21mm、电磁铁行程为5mm时，套管张1：7幅度为5．4mm。样机试验结果表明，套管夹持手爪将套管套在砧、穗木接合处的成功率为97％，达到设计要求。