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.     

农业机器人传感器系统应用研究进展

简要阐述了农业机器人的特点和发展完善农业机器人的重要性。针对农业机器人的工作特性,叙述了传感器在农业机器人中所起的重要作用,分析了几种常用农业机器人传感器及其选取的方法,介绍了多传感器信息融合技术在农业机器人中的应用及现状,为农业机器人智能传感器的选取与研究提供了依据。     

基于激光雷达的农业机器人导航控制研究

以农业机器人为平台,利用激光雷达研究农业机器人在有行株距的果树与有行无株距的树木行中,特别是一侧存在行缺失情况下的导航性能。根据激光雷达获得的树行信息,机器人控制系统进行导航路径计算,确定机器人的横向偏差与方向偏角。利用模糊控制算法实现机器人的导航控制。在无株距且一侧存在4 m距离缺失的冬青树行间及在有行株距且一侧存在6.2 m距离缺失的梨树行间,分别进行3次重复的导航性能试验。试验结果表明,在整个试验距离内冬青树行距与梨树行距都不均等的试验条件下,在冬青树间的最大横向偏差为17.5 cm,在梨树间的最大横向偏差为28 cm。在一侧冬青树出现缺失时对机器人的导航性能影响较小,而在一侧梨树缺失时对机器人的导航性能影响较大。根据横向偏差的统计值与机器人行驶轨迹,表明控制算法能够控制机器人沿着中心线行驶。     

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。     

基于视觉与激光雷达融合的棚内农业机器人定位和检测研究分析

【目的】探究视觉与激光雷达融合在棚内农业机器人中的应用,解决复杂环境下机器人自主导航的关键问题,提高机器人的感知能力和环境适应性。【方法】首先,采用高精度的视觉传感器捕捉棚内农业场景,通过图像处理技术提取关键特征,建立视觉地图以支持机器人的定位。同时,引入激光雷达传感器获取场景的三维点云数据,从而实现对环境深度和形状的准确感知。视觉与激光雷达信息的融合构建了综合感知系统,为机器人提供了更全面、可靠的定位信息。其次,针对棚内农业作业中常见的障碍物,设计了基于深度学习的障碍物检测算法。通过训练神经网络,机器人能够在实时环境中快速而准确地识别障碍物,并进行相应的避障决策。【结果】本研究提出的基于视觉与激光雷达融合的农业机器人定位和障碍物检测系统在不同棚内环境中表现出卓越的性能。【结论】机器人能够实现高精度的定位,并对障碍物做出及时准确的响应,为棚内农业的自动化精准作业奠定了坚实的技术基础。     

农业轮式机器人三维环境感知技术研究进展

[目的/意义]作为未来农机装备的研究重点,农业轮式机器人正向着智能化与多功能化的方向发展。三维环境感知技术因其获取的信息量丰富、复杂环境下的鲁棒性和适应性好,成为了农业轮式机器人智能化无人作业的基础与关键,其发展水平直接影响到包括农业轮式机器人在内的无人农机的作业质量与效率。[进展]本文首先总结了农业轮式机器人和农业环境感知技术的发展现状,分析了不同类型农业轮式机器人的使用特点和应用现状。其次分析了在农业轮式机器人上实现三维环境感知所主要使用的感知设备及其对应的关键技术,重点阐述了基于激光雷达、视觉传感器和多传感器融合的农业轮式机器人三维环境感知技术的研究进展。[结论/展望]结合农业作业特点与实际需求,指出了农业轮式机器人三维环境感知技术在适用性、环境信息处理和感知效果等方面存在的一些问题,并提出了提升传感器的农业适用性、发展基于深度学习的农业环境感知技术、发展智能化的高速在线多传感器信息融合技术三个方面的建议,以期为农业轮式机器人三维环境感知技术发展提供参考与借鉴。     

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。     

智能农机传感器和机器人专利分析

近些年,智慧农业的发展越来越快,在提高工作效率和作业精准方面的要求也越来越高。从全球智能农机传感器和机器人专利申请层面对专利全球分布、申请人及技术领域的聚焦状况进行了综合分析,了解掌握了当前全球在智能农机领域的发展状况、技术情况以及重点企业情况。当前全球农业传感器专利申请总量为8.4万余件,国外在农业传感器部件领域申请量较多,国内在物联网系统方面的专利较多。农业机器人全球专利申请超过1万件,我国在该领域的专利申请量较高。      

一种多传感器融合的园艺移动平台导航系统

提出了一套基于多传感器融合的自主导航系统,利用摄像头采集环境图像,通过北斗/GPS模块获取小车的姿态信息,采用超声波和红外传感器判断障碍物;通过设计基于特征提取与识别、多源信息融合的自主导航控制和避障算法,实现了园艺作业机器人平台的自主导航控制。该系统的研究为各类设施园艺机器人的研究和功能提升提供了参考,具有一定的借鉴价值。     

MEMS传感器融合技术在农业工程的应用与前景

在农业工程领域,MEMS惯性传感器融合是提高控制系统性能和实现农业机械智能化控制的重要技术手段。首先介绍了MEMS惯性传感器的分类及测量原理,并分析了实现传感器融合的主要技术方法。在此基础上,阐述了基于MEMS惯性传感器的农业导航系统研究内容和现状。最后,总结了该技术在农业工程领域的应用前景。     

MEMS传感器融合技术在农业工程的应用与前景

在农业工程领域,MEMS惯性传感器融合是提高控制系统性能和实现农业机械智能化控制的重要技术手段。首先介绍了MEMS惯性传感器的分类及测量原理,并分析了实现传感器融合的主要技术方法。在此基础上,阐述了基于MEMS惯性传感器的农业导航系统研究内容和现状。最后,总结了该技术在农业工程领域的应用前景。     

多传感器信息融合及其在农业中的应用

多传感器信息融合在现代军事C3I(指挥、控制、通信与情报)系统中,以及许多民事领域得到了广泛应用。为此,在对多传感器信息融合技术进行综述的基础上,介绍了此技术在民事各领域中的研究应用进展,并进一步论述了信息融合技术在推进新的农业科技革命、对“精细农业”技术的发展中的广阔应用前景和深远意义。     

多传感器和图像信息融合的养殖监测系统

针对农业畜牧养殖环境的特性,设计出用于养殖环境和监视区域的监测系统.该系统把多种传感器、红外传感与图像信息融合的技术引入到对养殖的监测系统的研究中,完成了养殖数据采集、识别计数和实时报警,并通过图像的融合,克服了监测报警系统由于环境变化产生的误报警.实验结果表明,该系统测量准确、报警及时,具有一定的应用意义及推广价值.     

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。     

基于无线测距的农业机器人导航定位方法

针对农业机器人应用中的自主导航问题,提出了一种基于无线测距的导航定位方法。首先,分析了机器人的机械模型和位姿描述;然后,阐述了超宽带测距的原理,并分析了基于超宽带测距的定位模型;最后,设计了基于卡尔曼滤波器的多信标传感器信息融合算法。该方法稳定性高,操作简便,解决了农业机器人在恶劣和未知作业环境中的导航定位问题。     

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。     

农业用机器人

在日本、美国等发达国家，农业人口很少，随着农业的规模化、多样化、精确化，劳动力不足的现象越来越明显。许多作业项目如蔬菜水果的挑选与采摘、蔬菜的嫁接等都是劳动力密集型的工作，再加上时令要求，劳动力短缺严重。于是农业机器人应运而生。在农业机器人的研究方面，目前日本居于世界各国之首。但是由于农业机器人所具有技术和经济方面的特殊性，还没有普及应用。农业机器人的主要特点有：①一般要求机器边作业边移动；②使用条件变化较大，如气候影响、道路的不平坦和在倾斜地面上作业，还须考虑左右摇摆等问题；③价格问题，农业机器人以个体经营为主。如果价格太高就很难普及；④农业机器人的使用者是农业从业者。不是机电专业工程师，因此要求农业机器人必须具有高可靠性并操作简单。     

农业机器人果蔬抓取中滑觉检测研究

利用压敏电阻作为敏感材料制作了一种灵敏的滑觉传感器,构建了滑觉信号观测系统.用短时傅里叶变换方法分析了滑觉信号的频谱特征,并运用离散小波变换结果来区分法向抓取力变化与实际发生的滑动信号,以使滑动信号检测结果不受法向抓取力变化的影响,试验结果表明滑觉检测的稳定性.运用二指平行手爪进行了实际的果蔬抓取试验,验证了基于滑觉检测的抓取力调节效果.     

农业机器人研究进展

随着经济的发展以及农业劳动人口的逐渐减少,农业机器人的开发就成为了一项紧迫的任务,研究人员开始大量的投入到农业机器人的研究中。文章提出了农业机器人与工业机器人的不同点,并分析了国内外农业机器人的研究现状,讨论目前国内外已经研制成功和正在研制的集中农业机器人。最后提出了农业机器人的发展领域发展方向,其需要机器视觉和图象处理技术、GPS技术和GIS技术、生物传感器技术、智能控制技术、新的农艺和农业生产制度技术的支撑。