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。     

计算机视觉在果蔬机械采摘中的应用研究

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。农业采摘作业是农业生产中较为重要的环节,为克服传统采摘作业目标识别困难、干扰因素多等问题,深入研究了计算机视觉系统原理,建立了计算机视觉系统数学模型,同时将计算机视觉技术应用到机械采摘系统中,完成了系统硬件系统及软件流程设计。对系统进行了仿真实验,结果表明:基于计算机视觉的果蔬机械采摘系统结构简单,目标识别和定位精度高,具有较高的安全性和稳定性,有较大的推广价值。     

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。     

基于PLC的果蔬采摘机械手系统控制设计

【目的】随着人们对绿色安全果蔬需求量的增加以及果蔬种植面积的扩大,及时高效采摘成熟果蔬成为重要研究课题。为实现对成熟果蔬的高效采摘,文章提出了一种基于PLC（可编程逻辑控制器）的果蔬采摘机械手系统。这一系统的设计旨在通过技术手段提高果蔬采摘的效率和及时性。【方法】所设计的系统以PLC控制器为核心,利用程序命令控制机械手的移动、夹持、切割等操作。系统的自动化设计能够完成果蔬的采摘和储存工作,同时提供自动和手动不同的操作功能。为了确保系统高效运行,对果蔬采摘机械手进行了细致的调试和优化。【结果】相对于传统人工采摘方式,基于PLC的果蔬采摘机械手在多方面具有显著优势。该果蔬采摘机械手系统工作效率高,能够实现24 h不间断工作,及时采摘当季果蔬。【结论】高效的工作模式能够为果蔬农户创造更大的经济效益,因此,智能机械手在现代果蔬采摘领域具有巨大的应用潜力和价值。     

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。     

果蔬采摘机器人的研究

果蔬采摘机器人是实现农业自动化的一项重要技术.为了掌握果蔬采摘机器人的最新研究动态,将其尽早应用到生产实际,根据近年来国内外最新的研究资料,简要阐述了果蔬采摘机器人的特点和国内外的研究进展,结合当前在此领域的一些研究实例进行比较分析;从采摘机器人的移动机构、机械手、识别和定位系统、末端执行器4部分介绍了其结构组成与设计技术,并在此基础上重点分析了果蔬采摘机器人研究中存在的问题,提出了未来研究开发的技术关键与方向.     

基于KVM的新一代采摘机器人设计研究

针对采摘机器人在果蔬采摘时不能准确识别和精准采摘方面的问题,基于KVM技术对新一代采摘机器人进行了设计和研究。该采摘机器人的主要组成部分为硬件系统和软件系统。对采摘机器人的软件系统进行设计,包括采用静态和动态的果蔬识别方式、采用PID控制算法进行自动导航、采用人工势场的方法进行采摘时的避障,保证了果蔬的准确识别和精准采摘。为了验证采摘机器人的采摘性能,采用识别定位和采摘试验进行验证。结果表明:采摘机器人的识别和采摘性能良好,可以满足农户对于采摘机器人的性能要求。     

果蔬菌采摘机械研究综述

果蔬菌是我国农业生产中的重要部分,其机械化采摘在节约劳动力成本,增加经济效益等方面具有重要意义。采用文献综述与经验总结相结合的方法,主要研究近几年果蔬菌机械化采摘的研究意义和国内外研究情况,主要针对目前国内外研究的采摘机械,进行采摘效率、目标识别与路径规划、成功率等方面的介绍,分析比较我国在农业采摘机械与发达国家的差距。总结出果蔬菌采摘机械在整机设计、目标识别、路径规划和采摘成功率等方面存在的问题,提出果蔬菌采摘机械需要更加智能化、自动化的未来发展趋势。     

基于计算机图像的采摘机器人结构优化研究

随着果蔬种植规模的扩大,果蔬采摘作业的需求量也逐渐提高.传统的果蔬采摘作业存在自动化程度低、采摘对象识别困难、采摘破坏性大等问题,导致采摘作业的效果较差、作业效率低.为此,引入了计算机图像技术,在深入研究了计算机图像技术原理的基础上,分析了计算机图像技术的成像原理,完成了采摘机器人的机械结构设计,并对采摘机器人的硬件总...     

田间环境下果蔬采摘快速识别与定位方法研究进展

作为实现果蔬采摘作业自动化的关键难题之一,田间环境下的果蔬快速识别与定位受到了广泛的关注。综述了常见的果蔬识别硬件系统和识别算法;总结和分析了果蔬图像预处理、颜色特征选择、图像分割算法设计及图像后处理的研究;综述了常见果蔬识别算法、成簇果蔬识别算法及被遮挡果蔬识别算法的研究;分析和比较了果蔬定位中常用的有源测距法和无源测距法,以及果蔬无源测距中常见的立体匹配算法。分析了田间环境下果蔬识别和定位研究存在的主要问题,并展望了发展趋势。     

基于PLC控制系统的果蔬采摘机械手设计研究

随着人们对果蔬需求不断提升,果蔬种植面积不断提升,果蔬成熟后需及时采摘,否则不仅导致果蔬成熟过度,还会因为气候原因造成损失。传统采摘以人力为主,不仅采摘成本高,一些较难采摘的果蔬若通过人力采摘可能会出现危险。随着科学技术的不断进步,果蔬采摘机械手取代人工劳作已经成为必然。为此,对果蔬采摘机械手进行了设计,以PLC控制器作为控制中心,对果蔬采摘器工作提供程序命令,控制其末端执行器、果蔬收集装置及移动装置等实现果蔬采摘全自动化,旨在降低果蔬采摘人力成本及采摘中存在的风险,为果蔬种植带来最大的经济效益。     

基于PLC控制的采摘装置自适应调控研究

为了实现果蔬采摘的无损采摘和果蔬的准确识别,本文基于PLC技术设计了果蔬采摘装置的自适应调控系统。系统主要由信息采集模块、图像处理模块、运动控制模块、运动执行模块和PLC控制器组成。通过机械手进行设计,使其在抓取果蔬时的抓取位置、位移和作用力具有自适应能力;对图像进行自适应均衡化处理,提高图像识别。试验数据表明:采摘装置可以对果蔬精准定位,保证果蔬的无损采摘。     

关于果蔬采摘机器人机械系统设计与关键技术的研究

本课题组设计的采摘机器人主要用于采摘及搬运果蔬,其采用液压缸和电机进行驱动、PLC进行控制,实现对果蔬的抓取及搬运。果蔬采摘机器人涉及操作机构的设计和操作动作的PLC控制。设计重点为果蔬采摘机器人主要部件的结构设计及尺寸计算和主要技术参数的确定,根据果蔬采摘机器人用途,设计PLC梯形图,并绘制相关的零件设计图、CAD装配图和PLC相关程序。仿真结果表明,该果蔬采摘机器人实现了自动识别与自动采摘,应用前景广阔。     

气动柔性果蔬采摘机械手运动学分析与实验

采用气动弯曲型柔性驱动器设计了一种带有柔性机械臂的多自由度果蔬采摘机械手。基于分段常曲率理论,根据柔性驱动器形变规律,建立了多关节串并联的采摘机械手运动学模型和抓持力模型,研究了机械手采摘作业时抓取模式、工作空间和手指输出力与气压的关系,并进行了相关实验验证。制作了机械手样机,并在实验室环境下进行了多种果蔬模拟采摘实验,结果表明,该果蔬机械手具有多种抓取模式,且动作灵活、柔顺可靠、易于控制,适用于球形和圆柱形果蔬自动化采摘作业。     

基于轨道运输的农业智能化生产系统设计

为了解决传统农业生产自动化程度低、缺乏统一作业平台的问题,提出在农田铺设地轨系统和空轨系统,构建农业智能化生产系统。基于轨道的运输,搭建了地轨运输小车、空轨小车和航拍小车,并基于机构拓扑结构理论,设计了四自由度肥料混合播撒机。在此基础上,结合物联网技术,构建了农产品的拍摄与交易系统、采摘与喷灌系统及收割与施肥系统。该系统为进一步研究农业的智能化生产提供了参考。     

基于遗传算法和EDA技术的果蔬采摘机器人设计

为了提高果蔬采摘机器人的避障和路径规划能力,实现机器人智能化和轻量化的设计,将嵌入式系统引入到果蔬采摘机器人的控制系统中,并利用EDA技术对控制系统进行了封装,植入了机器人路径规划的遗传算法。对果蔬采摘机器人的机械手进行了改进,通过机械手结构设计实现了采摘机器人执行末端的避障功能,利用遗传算法智能控制设计实现了复杂环境中的路径搜索功能。对果蔬采摘机器人的性能进行了测试,结果表明:障碍物识别率高达99%以上,路径规划的准确率也在95%以上,满足智能化采摘机器人的设计需求,为现代化采摘机器人的设计提供了较有价值的参考。     

真空预冷机设计与分析

随着人们生活水平以及物质需求不断提高,人们对于果蔬的新鲜程度也有了更高的要求。由于果蔬在采摘后依旧会进行新陈代谢,产生呼吸热使得果蔬变味和变质,所以在采摘果蔬后的预冷环节就显得尤为重要,它不仅可以减少果蔬在后续运输中自身能量损失的问题,同时可以除去果蔬采摘时的田间热和果蔬内部产生的呼吸热,以此来减少果蔬在运输过程中由于自身能耗所造成的质量降低、甚至损坏的问题,延长果蔬的保鲜期。本研究主要是对真空预冷箱结构的设计,并通过Solidworks对真空预冷箱体进行三维建模,同时,通过使用Solidworks的应力分析插件motion对箱体的应力强度进行校核验证。仿真结果表明,该真空预冷设备在工作中提升了果蔬的预冷效率,节省了人工成本,设计合理,满足了人们对预冷的需求。     

基于CMOS图像传感器的采摘机器人嵌入式视觉系统

为了提高采摘机器人的自动化程度,实现自主导航和自主采摘作业能力,将基于CMOS图像传感器的嵌入式视觉系统引入到了采摘机器人的设计过程中,有效降低了机器人的设计复杂程度,提高了机器人的设计效率。采用DSP主控芯片构建了嵌入式图像处理系统,可以处理CMOS相机实时采集的图像,并采用模块化设计,构建了包括通讯单元、存储单元及视频输入输出接口的硬件系统,使各模块之间协调工作。为了验证方案的可行性,对一款果实采摘机器人进行了改装,安装了嵌入式视觉系统,并对其性能进行了测试。测试结果表明:采用基于CMOS图像传感器嵌入式视觉系统后,采摘机器人的定位准确率和采摘准率率都较高,满足了自动化采摘作业需求。     

草莓采摘装盒系统设计

为提高草莓采摘过程的自动化程度、满足草莓采摘后的处理需求,研究小组设计了一种草莓采摘装盒系统。在分析传统方式草莓采摘装盒的基础上,对草莓自动装盒的工作原理进行了分析,设计的草莓采摘装盒系统包括装盒控制器、包装盒输送机构、堆放升降机构三部分。研究结果表明,本研究的草莓采摘装盒系统可达到采摘后草莓自动装盒、自动卸载的效果,无需另外设置收集容器和周转箱,无需另外安排人员进行周转、装盒,可最大限度地减少草莓中转次数,避免草莓堆积,降低草莓破损概率,同时间接降低了对采摘手的控制难度,提高了生产效率。     

果蔬采摘机器人研究现状与进展分析

新型城镇化建设不断加快和农村生产劳动力的不足,致使果蔬产业中人工成本占比较大。为此,研究果蔬采摘机器人以减少果蔬生产成本和降低劳动力的依赖性,具有十分重要的现实意义。课题组通过介绍果蔬采摘机器人的国内外研究现状,对目前果蔬采摘机器人作业时存在的问题进行了分析,提出了增强采摘机器人的可靠性、提高识别率和定位精度、扩展设备的通用性以及降低维护和生产成本等发展趋势,为果蔬采摘机器人的发展提供借鉴。