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。     

农业机器人视觉导航中多分辨率路径识别

针对非结构化的农田自然环境，提出农业机器人视觉导航时的多分辨率路径识别算法。首先探讨了用于路径识别的适宜的彩色特征，然后基于小波变换分析了多分辨率边缘检测过程，最后结合跟踪路径的特点融合了多分辨率检测结果。油菜地图像的处理结果表明了该算法的有效性。     

传感器在农业采摘机器人中的应用

作为智能机器人的一种,农业采摘机器人是机器人技术应用的典范.与工业机器人相比较,农业采摘机器人工作环境的特殊性、非结构性,对农业采摘机器人的智能程度提出了更高的要求.为此,针对农业采摘机器人工作特性,叙述了传感器在农业采摘机器人中所起的作用,分析了农业采摘机器人传感器选取的方法,介绍了多传感器信息融合技术在采摘机器人中的应用,为农业采摘机器人智能传感器的选取与研究提供了依据.     

农业机器人避障算法的研究

为了保证农业自主移动机器人能够在非结构的农田环境下灵活自主的行走,一个关键的技术就是能够准确地判断农田中障碍物的方位以及机器人与障碍物之间的相对位置,从而选择正确的路径。为此,提出了一种距离传感器结合图像边缘检测技术的避障算法,通过超声波测距传感器与PSD(位置敏感传感器)红外测距传感器对农田中的障碍物进行检测,利用CCD摄像头采集机器人所处农田环境中的图像信息并在Linux系统中利用OpenCV函数库进行图像处理,得到图像的边缘信息,从而判断出可行的路径。     

基于Python工业机器人视觉检测与抓取研究

为了可视化工业机器人视觉检测过程,快速定位工业机器人视觉检测失败原因,实现随机传送物料的精准抓取,开发了基于Python工业机器人视觉检测与抓取平台。该平台利用Python环境构建机器人视觉识别抓取圆形物料实现过程,通过灰度算法处理、高斯滤波算法处理和边缘检测,实现图像的预处理;利用最小二乘算法,计算物料中心点,搭建数学模型建立图像中心与机器人抓取点坐标矩阵,实现工业机器人动态精准抓取工件。使用HsRobot机器人验证了提出方法的准确性和有效性,结果表明该方法实现了机器人视觉检测的可视化和精准抓取。     

轨道平移式果蔬采摘机器人的作业质量测试方法研究

基于轨道平移式果蔬采摘机器人作业原理,建立了果蔬柔性采摘机器人作业质量测试方法,确定了采摘效率、果实采摘尺寸范围、最大抓握输出力、抓取成功率及果实破损率等作业指标的测定方法。依据提出的方法对FHR-2型柔性果蔬采摘机器人进行了作业质量测试。结果表明：产品的采摘效率为8个/min,果实采摘尺寸范围为30mm～92mm,最大抓握输出力2.3kg,抓取成功率72.9%,果实破损率为0%,能够满足大果番茄的采摘要求。建立的测试方法能够对番茄采摘机器人进行作业质量测试,产品的图像识别系统参数需进一步优化,以提高机器人作业质量。     

农业机器人

<正> 在日本、美国等发达国家,农业人口少,随着农业生产的规模化、多样化、精确化,劳动力不足的矛盾越来越突出,许多作业项目如蔬菜、水果的挑选与采摘等都是劳动密集型工作,再加上农时季节要求,劳动力短缺的问题越来越突出。于是农林业用机器人便应运而生。     

农业机器人研究现状及发展趋势

对国内外最新农业机器人研究成果进行了综合研究。介绍了农业机器人的国内外发展现状,对当前农业机器人进行分类阐述,分析了当前农业机器人的工作原理和关键技术,最后对我国农业机器人的发展趋势进行了预测。      

蓝牙技术与农业机器人

蓝牙技术是当前最新的短程无线数据与语言通讯开放性全球规范,自1998年推出以来,蓝牙技术已在多种领域迅速发展,其典型应用环境包括无线办公环境(WirelessOffice)、汽车工业、医疗设备等,而在2003年日本几家公司分别推出了采用蓝牙控制技术设计的遥控机器人,拉开了基于蓝牙的机器人研究的帷幕。为此,简单介绍了蓝牙技术及其特点,综述了基于蓝牙技术的机器人研究现状,并对基于蓝牙技术的农业机器人发展前景作了展望。     

果蔬采摘机器人研究进展与展望

综述了果蔬采摘机器人的特点和国内外研究现状,介绍了几种典型的采摘机器人研究成果。分析了制约果蔬采摘机器人应用研究的因素:采摘效率和制造成本。指出了研究开发该类设备的关键技术:开放式的控制系统体系结构,智能化的目标果实识别与定位,以及机械本体的优化设计。     

一种多机械手编码控制系统的果蔬采摘机器人设计

为了提高果蔬的采摘效率,对果蔬采摘机器人进行了改进,设计了一种新的多机械手的编码控制采摘机器人。通过对机器人功能和结构的设计,使机器人具有了利用机器视觉技术的图像边缘提取来划分每个机械手的作业区间的功能,并可以利用编码器对每个机械手进行编码,从而完成多机械手的协同作业。对机器人的采摘作业性能进行了测试,首先利用机器视觉模块完成了苹果采摘区间的划分,并预设了每个机械手的采摘作业轨迹,利用编码器对预设轨迹进行了追踪。通过测试发现:机器人多机械手的实际追踪轨迹和预设轨迹的误差很小,满足设计需求,多机械手的协同采摘平均速度可以达到80个/min以上,具有高效的果蔬采摘性能。     

农业供给侧改革背景下的乌鲁木齐市果蔬消费需求

为适应人民日益增长的美好生活需要和不平衡不充分发展之间的矛盾变化，农业发展由总量扩张转向质量提升。通过从宏观层面统计分析消费者主要食品边际消费倾向，采用一次指数平滑法对果蔬消费量预测；从微观层面依据对乌鲁木齐市476户城镇家庭调研的数据，利用有序多分类logistic模型分析消费需求的影响因素。从消费者角度发现果蔬供给过程中现存的问题，并对此提出建议，从而为地方政府制定蔬菜供应保障策略与规划提供科学依据，并为农产品消费方面的研究提供参考。      

QuEChERS-高效液相色谱法测定果蔬中多菌灵残留

建立了一种以高效液相色谱（HPLC）测定果蔬中多菌灵残留的方法,该方法采用QuEChERS技术为前处理方法,以乙腈作为提取溶剂,以PSA（Primary Secondary Amine,N-丙基乙二胺）和C18填料作为净化材料。试验结果表明:多菌灵标准品在0.1～10.0 mgL范围内线性相关系数为1.000;方法定量限为0.1 mg/kg（SN=10）;加标浓度为0.5和5.0 mg/L的平行5次测试结果相对标准偏差分别为2.98%和1.72%;0.1、0.5和5.0 mg/L 3个不同浓度的加标回收率在96%~110%之间。      

果蔬烘干装备在新疆的应用浅析

文中介绍了果蔬烘干装备在新疆的应用现状,分析了目前新疆研制和应用的4种果蔬烘干装备的基本结构、工作原理,指出各自的优缺点,提出了今后的发展前景。     

基于机器视觉的农业机器人运动障碍目标检测

在农业移动机器人平台上运用机器视觉技术检测作业环境中是否存在运动障碍目标时,机器人自身运动会与障碍目标运动叠加在一起.为此,首先在移动机器人平台上连续采集两帧图像,提取其特征点并加以匹配;然后应用双线性模型描述对应特征点在图像之间的运动特性,并用最小二乘法对模型参数进行最优估计,得到两帧图像之间的变换矩阵;最后利用此变换矩阵补偿前帧图像来消除机器人自身运动的影响,再与后帧图像作帧差,在线检测出运动障碍目标.实验结果表明,该方法仅依据图像信息即可有效地检测出农业机器人导航环境中存在的运动障碍目标.     

基于激光雷达的农业机器人果园树干检测算法

针对丘陵山区果园中的斜坡及杂草影响果树检测精度的问题,提出了一种基于激光雷达的树干检测算法。首先,利用单线激光雷达获取环境信息,通过数据预处理滤除噪声点及无法利用的数据点,以树干为目标设定聚类半径,根据数据点到激光雷达的距离自适应设定聚类阈值,完成初步聚类;然后,利用初步聚类结果及地面类内数据点量大、且大致呈一条直线的特征,将数据点超过一定数量的类进行二次曲线拟合,将拟合半径大于一定阈值的类视为地面干扰,并将其剔除;最后,利用杂草枝叶类中数据点之间距离不连续的特征,将存在一定数量的相邻数据点距离较大的类视为杂草枝叶类,并将其剔除,从而完成对果园中果树树干的检测。结果表明：在无干扰情况下,对树干的误检率为0.76%、漏检率为1.90%,平均正确率为97.3%;在只存在地面干扰的情况下,树干检测平均正确率为96.1%;在只存在杂草干扰的情况下,树干检测平均正确率为91.4%;在同时存在地面和杂草干扰的情况下,树干检测平均正确率为91.9%,综合以上各种情况的树干检测平均正确率为95.5%,该方法可用于丘陵山区树干较明显的乔化果园中的树干检测,为精准农业装备在丘陵山区果园中的导航应用提供参考。     

超声波臭氧组合果蔬清洗机设计与试验

通过融合超声波和臭氧两项清洗技术,设计了集去污、灭菌、降解农药残留等功能为一体的超声波臭氧组合果蔬清洗机.该机通过设计清洗自动控制程序,制定自动清洗工艺,设有喷淋漂洗、超声臭氧清洗和二次喷淋3个清洗过程,可完成果蔬全自动清洗.采用相向错位配置喷淋装置,结合程序控制,清洗过程中可使果蔬等发生间断性扰动和翻滚,实现换位清洗,提高清洗均匀性,增强臭氧混合效果.草莓清洗试验表明,本机对草莓品质无影响,灭菌率超过90％,对敌敌畏、乙酰甲胺磷和乐果等农药的降解率均为85％左右,灭菌、去污、降解农药残留效果显著.     

苹果采摘机器人果实识别与定位方法

提出了利用归一化的红绿色差(R-G)/(R+G)分割苹果的方法。对不同光照情况下拍摄的苹果图像进行了识别,并对识别后的图像进行预处理后,获得苹果的轮廓图像。对轮廓图像采用随机圆环法进行果实圆心、半径提取。通过建立基于面积特征与极线几何相结合的匹配策略实现双目视觉下的果实定位,对于搜索区域内面积相似的果实,通过计算垂直投影的互相关函数最大值的方法,得到排序基准线,然后根据顺序一致性原则进行匹配。实验结果表明：识别算法可以较好地消除阴影、裸露土壤等影响,识别率达到92%。采用随机圆环法,可以准确地提取果实的圆心、半径。在60～150cm的距离范围内,测量误差小于     

果蔬红外辐射干燥动力学的影响因素综述

综合分析了影响果蔬红外辐射干燥动力学的内在因素和外在因素,并阐述了物料在干燥过程中脱水量与各种支配因素的关系,探讨了物料内部水分的迁移、扩散过程,研究了湿物料的传热传质特性,在寻求干燥规律的基础上提出了红外辐射加热技术在果蔬脱水过程中的进一步研究方向。