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.     

农林业采收机器人发展现状

机器人采收是农林业现代化的关键技术之一。文中基于采收机器人采收对象进行分类,主要类型有苹果采收机器人、草莓采收机器人、番茄采收机器人、黄瓜采收机器人和林业采收机器人等,根据采收机器人类型对国内外农林业采收机器人的研究进行了分析,讨论了采收机器人发展过程中涉及的导航避障、视觉系统和末端执行器这些关键技术,通过分析现有采收机器人的优缺点,提出了目前研究中在末端执行器、图像识别技术、导航定位技术、柔性结构和机器人本体设计方面的问题,展望了未来农林业采收机器人的发展方向。      

全球农业机器人研发趋势预测及对我国的启示

农业机器人已被公认为农业领域最具潜力的新兴技术之一.掌握国际农业机器人研发趋势,分析技术热点,能够为制定我国农业机器人的战略或计划提供决策支持.本文综合应用专家咨询、定性调研以及定量分析等方法开展研究.通过回溯国内外农业机器人的发展历程,分析归纳出该领域的研究热点与前沿,包括机器视觉、定位与导航、采收机器人、渔业机器人...     

基于GPS的机器人导航技术的研究

随着科学技术和社会的进步,机器人技术获得了飞速发展,机器人各类传感的出现使机器人越来越高智能化.介绍各类导航技术(惯性导航、视觉导航、基于传感器数据导航和卫星导航等)存在的优点与缺陷,进一步认识其特点.GPS的诞生使机器人导航技术更加高智能,GPS在机器人农田导航中,准确实现自身的绝对定位及跟踪导航线路、目标,增强了机器人对外界环境的适应能力;DGPS技术的实现使机器人定位技术更加精确可靠,结合磁罗盘等传感器和农田栅格分割法可以准确完成机器人导航线路的追踪.     

自主行走葡萄收获机器人视觉导航信息处理技术研究

针对农副产品如何能够高效、高质量的收获这一大难题,本文对自主行走葡萄收获机器人视觉导航信息处理技术进行了深入的研究。首先,本文针对自主行走农业机器人的自主识别、收获农作物的问题,以葡萄收获机器人为模板,研究了基于视觉的导航信息处理技术。其次,分析了自主行走葡萄收获机器人的研究现状,因其对于重复性工作完成具有较高的质量和速度,相较于人工更可以保障在农产品收获阶段的品控。再次,给出了农业机器人控制器软件架构,分析了其主要特点。最后,提出了通过基于视觉SLAM的方法完成农产品的收获操作的具体方法。通过实验验证,与传统的激光导航算法相比,视觉导航技术具有更高的定位导航精度,定位精度可以2～3 cm。证明了自主行走葡萄收获机器人视觉导航信息处理技术研究的有效性。     

农业机器人技术现状及典型应用

农业机器人是自动化和智能化农业发展的重要形式。分析了国内外农业机器人的研究现状,介绍了当前农业机器人的典型应用,详细阐述了国外农业机器人产品在视觉图像处理、多传感器融合、自主导航及末端执行器等方面的先进技术和作业方式。最后,总结了农业机器人存在的问题并提出可行的相关建议,从而为我国农业机器人的研究开发及商业化应用提供思路。      

自主导航农业机器人全方位视觉目标识别与跟踪研究

随着我国信息化技术的逐渐提高,机械自动化、集成电路、智能控制系统和测试计量等行业得到了快速发展,使得移动机器人达到了一个全新的高度,农业机器人也因此被广泛应用。在机器人众多研究问题中,全方位视觉的目标识别与跟踪一直是比较复杂并较难解决的问题。为此,基于全方位的自主导航技术,根据农业机器人工作特点和运动特性,建立了机器人工作空间的环境模型,提出了一种陆标导航和运动目标跟踪系统的视觉伺服方案,开发了以DSP控制器为核心的全方位视觉图像处理系统。试验结果表明:所设计的农业机器人全方位视觉目标识别与跟踪系统精准度高,可靠性和实时性强,各项性能指标优。     

农业机器人路径识别自主导航系统——基于STM32与物联网

我国人口众多,粮食需求量高,因此有必要提高农业生产效率以提高粮食产量。为此,开发了一套基于STM32及物联网的农业机器人定位及路径导航行走系统,跟踪端GSM芯片在STM32的控制下通过GPRS网络发送GPS定位数据信息,农业机器人视觉系统根据所在环境拍摄图像分析获得行走路径,完成导航任务。以农田垄沟环境为研究对象并进行仿真,将机器人视觉系统采集的图像进行优化,通过MatLab仿真处理,将机器人导航行走路线通过阈值分割和边缘检测提取出来,满足其定位导航的精度。该系统能够大量应用在农业生产技术中,包括种植管理、喷洒农药及果实采摘等,极大地减轻了我国农业生产人员的劳动强度,对于推动农业的现代化具有重要意义。     

农业机器人视觉导航技术发展与展望

概述了农业机器人主要的导航方式，综合分析了目前国内外视觉导航研究现状及存在的问题，并提出了进一步研究的方向与途径。     

基于DSP和图像处理的农业机器人视觉导航研究

确定了间歇式行走的农业机器人视觉导航方案,设计了计算机图像采集单元、计算机图像处理模块和视觉导航参数提取算法,实现了一套基于DSP和图像处理的农业机器人视觉导航系统.试验结果表明:农业机器人移动速度增加时,导航误差会增大,且机器人的平均横向偏移在10 cm之内,能够满足农业机器人的导航需求.     

农业机械视觉导航系统技术研究

机器视觉导航技术是农业机械装备中应用智能控制的重要研究方向.为此,分析了机器视觉信息处理的主流理论框架模型及其存在的不足,提出了一种改进了的机器视觉信息处理的农业机械导航视觉系统结构,并探讨了农业机械机器视觉导航系统的特点及其关键技术.农业机械机器视觉导航研究具有广阔的发展前景.     

玉米根茬图像的分割方法

对保护性耕作留茬覆盖情况下田间玉米根茬图像进行了分割.选取采集图像的彩度信息作为对象,通过对几种常用的自动阈值选取算法的比较,选择了迭代法对田间图像进行分割.实验结果表明:该方法能够有效地将根茬目标与土壤背景分割开来,为下一步检测行茬直线并将其作为导航基准线进行视觉导航的研究提供了基础.     

奶牛体温实时远程监测系统设计与实现

为了远程、实时监测奶牛体温,给疾病诊断和发情状况判断提供科学依据,设计并实现了基于ZigBee网络的奶牛体温监测系统。以CC2430芯片为核心开发了测温节点、路由节点和协调器节点,基于ARM9的微处理器S3C2440A和嵌入式Linux构建了网关节点;采用ZigBee技术实现无线网络自组网和监测数据自动汇聚;开发了测温节点程序、基于SQLite3的网关管理软件,并用LabVIEW设计了数据存储、体温监测预警及系统运行状态监视的上位机软件。本系统为奶牛疾病及分娩期预测提供了有效工具,对其他大型动物的监测也具有一定的指导意义。     

农业车辆导航系统中自动控制技术的研究进展

农业车辆的自动控制系统是车辆导航系统的重要组成部分。从转向机构和转向控制两个方面综述了国内外农业车辆导航系统中控制技术的研究进展,并对基于运动学模型、动力学模型、智能控制和PID控制这4种基本转向控制方法进行了分析,提出了目前农业车辆自动导航控制方面所面临的一些难点问题。     

农业机械机器视觉导航研究

针对农业机械机器视觉导航问题 ,根据系统辨识试验的结果和农业机械机器视觉导航的特点 ,采用MATLAB/Simulink与AMESim软件混合编程 ,建立了实际工况下的农业机械机器视觉导航系统的仿真模型 ,对不同初始状态和不同速度条件下的导航进行了研究 ,并由此建立了模糊控制器 ,最后通过实车试验验证了仿真结果。     

秸秆打捆机软件可视化系统应用研究

以秸秆打捆机可视化监控系统为研究对象,搭建打捆机可视化监测硬件系统,利用MDK和Software模块进行可视化监测系统软件设计,并进行系统应用过程中的软件测试研究。测试数据曲线表明:秸秆打捆机可视化监测系统能够对打捆的实时参数进行监测及曲线显示,显示结果较好地反应了打捆过程中的单草捆质量及密度,且曲线数据可对秸秆草捆的打捆时间、打捆累计质量、累计体积及当前打捆平均密度进行实时反应。     

基于GPS技术实现对联合收获机实时控制

一个准确的车辆导航系统有利于实现大型农用机械的大面积作业,因此研究自动跟踪路径系统是当前必不可少的问题。许多车辆导航系统曾被研究过,包括二维和三维。它们用到的大部分传感器是根据相对于其工作信息环境而设计的,但这里用到的另一种传感器,就是基于GPS技术厘米精确度实时运动学接收器被利用在车辆导航系统中。把不同于定向传感器的GPS接收器应用在农用联合收获机的车辆导航系统中。根据控制理论我们所设计的控制器是为了实现直线跟踪任务,同时对联合收获机作了实验并验证了实验结果。     

农业车辆导航系统中路径规划策略的研究进展

路径规划策略是农业车辆导航系统的重要组成部分。目前有3种主要的农业车辆导航路径规划策略:作物行跟踪策略、地头转向最优路径规划策略以及全区域路径规划策略。为此,综述了国内外在这个领域的研究进展,并提出了一些农业车辆导航系统路径规划研究的新思路。     

接触式拖拉机导航控制系统

为提高接触式拖拉机导航系统性能和导航精度,针对玉米秸秆行间作业,设计了双层控制器接触式导航控制系统.在分析接触式导航传感器检测信号的基础上,以触杆转角为输入、前轮目标转角为输出设计了模糊控制器作为导航控制的上层控制.下层控制针对电液系统的非线性,采用带非线性补偿的PID控制器实现对拖拉机前轮转向角的控制.该导航控制方法在Matlab/Simulink平台上进行了仿真,导航控制系统在秸秆行间进行了试验验证.仿真和田间试验结果表明,导航控制算法的响应快、稳定性好.当行驶速度不超过1 m/s时,拖拉机导航精度在50 mm以内,平均误差15 mm,能满足玉米秸秆行间作业要求.     

基于DSP的拖拉机电液转向控制系统

针对拖拉机的全液压转向系设计了基于TMS320F2812 DSP的电液转向控制系统,硬件部分包括DSP芯片及PWM电控器等接口电路,软件部分设计了带非线性补偿的PID控制算法,选用比例电磁换向阀、角位移传感器构建了试验平台,进行了算法参数确定试验和导向信号跟踪转向试验。结果表明控制系统的转向角误差小于7％,平均滞后时间为0．15s,能为自动导向提供理论基础。