采棉机器人的研究现状及关键技术

对国内外机械化采棉技术的研究现状进行了综述,构建出了基于计算机视觉的智能型采棉机器人原型系统,分析了采棉机器人的应用价值.同时,介绍了采棉机器人的作业环境和工作对象的特殊性,总结了采棉机器人所涉及的关键技术,包括采棉机器人本体的优化设计、棉花的自动识别和分类以及路径规划和运动控制技术等,最后指出了目前应用采棉机器人存在的主要问题并提出相应对策.     

图像处理技术在采棉机器人中的应用

图像处理技术的应用已从工业领域发展到了农业领域。综合我国棉花非结构化的种植模式以及棉花的特点,概述了图像处理及应用的基本过程,从图像处理的角度重点分析了目标物的识别与定位、导航路径的识别在采棉机器人中的重要性,并总结了图像处理在采棉机器人发展过程中的难点及关键技术。随着高新技术的快速发展,图像处理技术日益成熟,采棉机器人代替人类劳动的梦想一定能够实现。      

林木球果采集机器人设计与试验

为了提高采集林木球果的效率，保证采种作业工人安全，减小对母树的损坏，研制了林木球果采集机器人。该机器人采用集材－50型履带式拖拉机作行走机构，上部安装6篇幅度机械手及单片机程序控制系统，其主要技术参数为：最大采集高度14m，最大作业半径6.8m，最大采集力2500N。试验表明，该机器人每天可采落叶松球果约500kg，效率约为人工采集的30－35倍。     

基于神经网络的智能型采棉机器人开发与研究

棉花成熟度和空间位置的识别是智能型采棉机器人研究的关键技术.为此,运用彩色图像处理、神经网络理论以及机器人技术研究开发了采棉机器人样机.该样机具有学习功能,采摘时根据示教的成熟棉花与未成熟棉花的标准样本自动摘取成熟棉花.同时,提出了基于神经网络的棉花成熟度判别策略及棉花重心位置的提取方法.     

一种高精度自主导航定位的葡萄采摘机器人设计

为了提高葡萄采摘机器人自主导航能力,增强对葡萄成熟度的准确识别功能,降低漏采率和误采率,设计了一种新式的基于RSSI自主导航和颜色特征提取的葡萄采摘机器人。该机器人使用RSSI定位技术,首先对装有无线传感器的葡萄树进行定位,然后利用机器视觉系统对葡萄的成熟度进行判断,并对满足采摘条件的葡萄使用机械手进行采摘。对葡萄采摘机器人的性能进行了测试,通过测试发现:机器人对装有传感器的葡萄树的准确识别率达到了95%以上,对葡萄成熟度的判断达到了98%以上,是一种相对高效的葡萄采摘机器人。     

基于PLC的采摘机械手电气自动化技术研究

为了提高采摘机器人电气自动化的效率、水平及机器人的智能化程度,在采摘机械手的设计上引入了PLC控制系统,并利用PID控制算法对自动化系统进行了改进,提高了自动定位和采摘动作控制的精度。为了验证方案的可行性,模拟采摘机器人的作业环境,采用MCGS软件设计了采摘机械手作业的监测系统,并对采摘的漏采率和破损率进行了测试。测试结果表明:基于PLC的采摘机械手具有较低的漏采率和破损率,可以满足较高精度的采摘机器人设计需求。     

基于遗传算法的棉花成熟度判别研究

针对采棉机器人对棉花成熟度难以判断,导致工作效率低等问题,本研究采用遗传算法的最大类间方差法进行阈值分割、提取棉花的最小外接矩形和棉花的特征参数,建立判别函数,并对受风吹和挤压的情况进行分析。研究表明,此方法可以快速、准确的判定棉花的成熟度,满足采棉机器人对确定待采摘棉花的要求。     

基于多视角三维点云融合的采棉机器人视觉感知方法

针对传统采棉机器人因单一视角和二维图像信息带来的视觉感知局限问题,本文提出了一种多视角三维点云配准方法,以增强采棉机器人实时三维视觉感知能力。采用4台固定位姿的Realsense D435型深度相机,从不同视角获取棉花点云数据。通过AprilTags算法标定出深度相机RGB成像模块与Tag标签的相对位姿,并基于深度相机中RGB成像模块与立体成像模块坐标系间的转换关系,解算出各个相机间点云坐标的对应变换,进而实现点云间的融合配准。结果表明,本文配准方法的全局配准平均距离误差为0.93cm,平均配准时间为0.025s,表现出较高的配准精度和效率。同时,为满足采棉机器人感知的实时性要求,本文对算法中点云获取、背景滤波和融合配准等步骤进行了效率分析及优化,最终整体算法运行速度达到29.85f/s,满足采棉机器人感知系统实时性需求。     

智能农业机器人精彩亮相

2011年10月15日,"第七届南京农业嘉年华"在南京绿博园开幕,现代农业馆内展示的"摘黄瓜机器人"、"施药机器人"吸引了大量观众。"摘黄瓜机器人"不仅能在15秒内完成黄瓜的采摘工作,还能自己辨别黄瓜的成熟度,只采     

精密草莓采摘机器人优化设计——基于光程调节结构

在机器人草莓采摘过程中,由于草莓果实比较脆弱,加上其体积较小,因此存在较高的破碎率和漏采率,这都与草莓采摘机器人的定位精度有关。为了提高草莓采摘过程的定位精度,在采集机器人定位系统的引入了一种新的光定位结果,并提出了一种用于真空怀特池光程调节的机构,利用该机构的反馈源信号,实现了对采摘机构的优化设计。为了验证设计的精密草莓采摘机器人的可靠性,设计了机器人的草莓采摘试验,并对其破碎率和漏采率进行了测试。通过测试发现:该装置可以有效地降低草莓采摘的破碎率和漏拾率,且采摘耗时低、效率高,可以满足草莓采摘实际生产的需要。     

基于足球机器人控制系统的采摘结构运动系统构建分析

为进一步提升农业采摘机器人运动控制系统的准确性与平稳性,引入足球机器人控制系统的控制原理,结合农业机械采摘的结构运动控制要求,针对采摘结构的运动系统进行了构建分析。在深入理解采摘结构的运动系统原理和主要采摘部件构成的基础上,建立了基于足球机器人控制系统下的采摘运动理论模型,并对其硬件结构系统进行搭建、软件控制系统进行优化,从而进行采摘试验。试验结果表明:采摘试验时间控制在1.50～2.50min范围时,综合漏采率可控制在1.20%以下,且最小的综合漏采率可以降低至0.95%,采摘成功率可达到93%以上,验证了将足球机器人控制系统机理应用于采摘结构运动系统的可行性与平稳性。     

体育动作多媒体数据库在采摘机器人执行器上的应用

采摘机器人动作的规范性和准确性不仅关系到果实的采摘效率,还会影响到采摘的效果,特别是易损果实,很容易造成果实的破碎,降低采摘质量.为了提高采摘机器人动作的准确性,基于体育训练项目的多媒体数据库,结合神经网络机器学习训练和图像处理技术,对采摘机器人动作进行了训练和优化,并对动作的准确性进行了仿真模拟.结果表明:优化后的采...     

采摘机器人智能监控和路径规划设计研究

为了提高采摘机器人自主导航和自动化定位能力,提升机器视觉的路径规划精度,基于 TI 公司的MSP430 F149 单片机,设计了一款具有监控终端和GPS导航功能的自动采摘机器人,实现了机器人路径规划实时处理、通讯、定位、报警一体化和自动化控制功能. 通过测试发现,MSP430F149 单片机具有功耗低、体积小、操作简单,便于系统管理维护等优点. 对机器人5 种路径规划的总体行驶精度路、径规划的移动时间利用率、路径规划的漏采率进行了测试,通过测试发现:5 种路径规划中套行法的各种指标测试效果最好. 同时,结合MSP430 F149 单片机和PID算法,实现了采摘机器人高效自动化采摘功能,提高了机器人的采摘精度,为采摘机器人的智能化设计提供了较有价值的参考 .     

机器人感觉信息处理技术分析

机器人是现代科学发展的必然产物，可以替代人工进行危险、复杂、繁重的工作。目前，我国机器人技术正处于快速发展过程中。机器人信息处理是机器人发展的核心技术，决定了机器人的运动稳定性与可靠性，机器人通过传感器得到视觉、听觉、触觉等信息，相当于人类的“大脑”。基于机器人的基本结构组成与特性，系统论述了机器人感觉信息处理核心技术与信息处理技术，研究结果以期为提升相关研究人员对机器人的研究提供理论参考与借鉴。     

二十一世纪农业机器人将广泛应用

二十一世纪农业机器人将广泛应用随着科学技术的飞速发展，诞生于美国的机器人技术，正越来越被世界各国所重视。１９９４年，美国机器人的年产量为１．６万多台，产值９．５亿多美元。日本则后来居上，是当今世界机器人的王国，它现有机器人生产厂家３００多个，拥有机器...     

采摘机器人SEMG手势识别研究 —基于RNN循环神经网络

为了实现采摘机器人通过手势动作进行远程控制的目标,采用MYO手环采集人体手势动作信号,将信号进行滤波、放大和A/D转换等预处理后,通过无线通信模块发送给PC机;PC机提取右移、左移和采摘等动作的特征值,送入RNN网络中进行训练和识别,并将识别结果以指令的方式发送给采摘机器人,控制采摘机械手进行相应操作.实验结果表明:采...     

可变结构的地空两用机器人设计及仿真研究

提出了一种可变结构的地空两用机器人用于农林的信息采集，确定了机器人主要技术指标，设计了总体结构，并建立了机器人三维模型。考虑机器人作业过程中承载性能、运动性能和空间适应性等要求，对机器人机架、行走机构悬架及飞行机构悬臂等关键零部件进行了设计及仿真研究。仿真结果表明：所设计机器人结构合理、承载性能良好，能够适应不同工况下平稳运行的要求，具有较好的空间适应性。     

农业机器人的开发与应用

本文介绍了农业机器人的开发背景、研究现状及发展前景，并详细地叙述了目前农业机器人的种类以及收摘机器人、嫁接机器人以及耕作机器人等各种机器人的特点。     

基于多层约束立体视觉的采棉机器人视觉系统研究

大田成熟棉花的识别和定位是采棉机器人作业的基本前提。为此,提出一种采棉机器人视觉系统解决方案。首先根据棉纤维颜色特点,将彩色棉田图像分离为RGB 3个通道,分别进行预处理和阈值分割,最后合并为彩色图像,继而检测大面积区域的轮廓并计算其质心点;在轮廓附近区域对预处理过的棉田图像进行FAST角点检测,使用SUFT特征描述并进行四层约束立体匹配,结合隐式定标参数可计算出特征点的空间坐标;最后,建立了一种考虑镜头缩放影响的轮廓面积/最小外接圆面积比值的成熟度估计模型。实验结果表面:本方法可在准确识别和定位大田棉花的同时判断棉花的成熟度。     

三平移并联机器人步进电动机闭环控制

对自主开发的新型三平移并联机器人进行了位置分析，设计并建立了以DSP为核心的并联机器人步进电动机闭环微机控制系统，利用VC 6．0设计了机器人系统的控制软件。实验结果表明：由于系统采用的步进电动机体积小、转矩大、转速范围宽，因而简化了机械设计，减小了机器人系统的体积，实现了并联机器人运动轨迹的高精度控制。