柑橘采摘机器人的连续采摘路径规划

课题组分析了采摘机器人的发展现状与存在的问题,针对柑橘采摘路径最优问题,将柑橘在三维空间中的点作为目标点,柑橘的连续采摘就是遍历目标点,将柑橘采摘问题作为TSP问题进行解决,使用Matlab软件进行建模仿真,利用蚁群算法求出柑橘采摘轨迹的最短路径。仿真结果表明,通过运用Matlab软件建立了柑橘在三维空间中的坐标模型,利用蚁群算法多次迭代和参数优化,计算出了柑橘采摘的最优路径,以期为实现柑橘自动化采摘提供研究基础。     

临猗县苹果采摘机械化制约因素分析

临猗县气候和地力条件适宜苹果树生长，苹果产业已成为全县农民收入的主要来源，是临猗县的支柱产业。对临猗县苹果采摘机械化的现状和制约因素进行了分析，针对性提出了发展建议。     

扰动柑橘采摘的实时识别与采摘点确定技术

对成熟柑橘果实在扰动状态下的视觉识别定位技术进行研究。利用ANSYS进行了扰动柑橘的动力学分析,结合图像处理分析结果,确定了微扰动柑橘的运动规律为类单摆运动;对采集的微扰动柑橘视频进行图像处理,设定规则选取视频中的图像,利用改进的K-means聚类分割法结合优化Hough圆拟合方法实现柑橘果实的分割;根据图像分割结果,对柑橘的二值图像进行Hough直线拟合,结合直线斜率在-0.45~0.45的约束条件,确定扰动柑橘的有效采摘点。试验结果表明该方法能有效地识别自然环境中的微扰动柑橘,确定扰动果实采摘点的准确率达85%,采摘点确定的处理时间在7.58~9.24 s范围内。     

面向机器人柑橘采摘的控制系统设计与试验

面向柑橘采摘,构建以上位机、RealSense Camera R200深度相机、VS-6556垂直多关节工业用机械臂、三指柔性手爪等组成的采摘机器人硬件平台。以Windows10为开发环境,采用librealsense相机软件开发工具包、OpenCV计算机视觉库、TensorFlow-GPU和Keras深度学习框架、ORIN2机械臂控制软件开发工具包、Arduino IDE函数库以及SerialPort串口通信软件开发工具包等,研究基于深度相机、机械臂二次开发的采摘控制系统设计,包括视觉识别定位、手爪动作控制、机械臂运动控制以及采摘控制等模块的程序设计。采摘控制系统柑橘定位试验和柑橘采摘试验的测试结果显示,在实验室环境下面对随机布置的柑橘,视觉识别定位模块的平均定位精度误差为1.22 cm,采摘过程中柑橘识别成功率达到100%,平均识别时间约为47 ms,机器人柑橘采摘成功率达到80%,平均采摘时间约为15.2 s,验证了采摘机器人平台控制系统程序的可行性,表明所开发的采摘控制系统能够正确、高效地完成整个柑橘采摘作业流程。     

基于双视觉系统的柑橘辅助采摘器设计

为减轻柑橘采摘过程中劳动强度大、效率低及传统采摘器易损伤果实从而影响果实保鲜及品相等问题,设计了一种可高效、安全、精准地实现快速采摘柑橘果实的采摘器.采摘器通过光学视觉、机械视觉双视觉辅助定位系统,对果实进行精准定位,由漏斗式捕捉口对果实进行捕获,由双圆盘滑切锯片将果梗切断,果实落入缓冲管道中.试验结果表明:柑橘采摘器...     

一种自动化柑橘采摘机器人设计

目前,我国柑橘果实采摘方式多为人工采摘,存在劳动强度大、人工易受伤等问题。针对以上问题,结合现阶段研发的柑橘采摘机器人存在的不足,设计了一种全自动柑橘采摘机器人。该机器人由圆筒式末端执行器对果实进行捕获,由锯刀片将果梗切断,使得果实滑落进输送软管直至储存箱,能有效降低对果实机械损伤的风险。根据实际采摘需求,运用D-H法建立了采摘机械臂坐标变换矩阵,给出了运动学正解并进行仿真,仿真结果验证了采摘机械臂结构设计的科学性和合理性。     

激光处理视角下的柑橘采摘技术研究现状及展望

文章分析了国内外柑橘采摘的技术研究及应用现状、国内外智能柑橘采摘技术的差异,指出了将激光切割技术应用到柑橘采摘的意义,旨为今后研究柑橘采摘新型复合技术及装备奠定基础,仅供参考.     

柑橘采摘机器人障碍物识别技

根据柑橘采摘机器人遇到树枝等障碍物的特点,通过提取和处理障碍物图像的骨架恢复障碍物的三维信息.首先采用图像分割、形态学处理、区域细线化等步骤提取障碍物骨架,并进行骨架修剪、恢复遮挡骨架等处理;然后找出骨架中端点、分支点等特征点并记录其连接关系;最后通过对特征点的立体匹配恢复障碍物的三维信息,试验表明障碍物的正确识别率为67.3%.     

南方柑橘生产机械化种植技术

随着经济的快速发展,居民生活水平也得到了很大程度的提升,从曾经的努力解决温饱水平发展到追求高质量生活,在满足了基本的粮食问题后,人们也更加注重营养搭配,也就增加了水果的食用量,柑橘就是其中的一个方面。我国现在有很多南方地方在种植柑橘,但是种植规模各不相同,地域文化的不同也形成了多种管理模式,此外还存在很多问题,机械化程度低,人力劳动强度大,相对应的成本也高。再加上自然条件等因素,柑橘质量可能受到影响,还有其他地区果农的价格竞争,南方柑橘种植地的果农面临着很大的挑战。文章对南方柑橘种植中遇到的问题进行研究,并给解决问题的相关对策。     

柑橘生产机械化研究

从灌溉、施肥、施药、修剪、采摘和运输等主要田间作业环节,对国外柑橘生产机械化技术进行了分析。针对中国柑橘生产机械化水平较低和柑橘生产机械化发展中存在的问题,借鉴国外发展经验和先进技术,提出了中国柑橘生产机械化的发展方向、主要机械化技术与装备发展要点。     

欠驱动式柑橘采摘末端执行器设计与试验

为实现柑橘采摘的机械化、智能化,设计了一款欠驱动式柑橘采摘末端执行器。该执行器通过三指充分抓握与偏转的融合控制,实现对不同大小及椭圆度的柑橘的稳定采摘。针对不同尺寸柑橘采摘需求,设计了双连杆并联式手指,在抓握直径差异较大的柑橘时,手指能够自动进行抓取或捏取动作,并实现被动柔顺。通过静力学分析,得到抓取力与电机输出力矩间的关系。针对不同椭圆度柑橘采摘需求,为手指根部添加旋转关节。在建立电机驱动控制系统模型的基础上,提出基于电流反馈的主动柔顺控制策略,指根能够旋转合适的角度使指面与柑橘表面紧密贴合,在防止手指棱边刮伤柑橘表皮的同时,增大接触面积、提高摩擦力。仿真结果表明,该末端执行器结构在运动学方面满足设计要求。制作物理样机并在实验室环境下进行了柑橘抓取试验,试验结果表明采摘执行器针对直径30~100mm的柑橘抓取成功率为98.3%,平均耗时5.3s。该末端执行器能够针对不同尺寸、不同形状的柑橘实现采摘功能,具有适应性强、抓取稳定、不损伤果实等优点。     

丘陵果园自然环境下柑橘采摘机器人设计与试验

智慧果园是未来果园行业发展的趋势,智能化果实采摘是发展智慧果园的关键问题。为实现智能化果实采摘,本文搭建了一种适用于丘陵果园矮化栽培模式下的柑橘采摘机器人系统。针对丘陵果园垄间地面凹凸不平,存在地形倾斜角0°~20°,设计了一种自适应调平平台保持机械臂基座水平;通过视觉系统获取多幅点云图像建立果树的三维点云模型,获取果实位置信息;为避免采摘时造成果实损伤,结合柑橘类水果的采摘特点,设计了一种剪切夹持一体化的末端执行器完成柑橘采摘。针对果园自然环境的主要扰动因素（风和光照）进行分级,设置10组对比试验,结果表明：在低光照或正常光照条件下,平均果实定位准确率为82.5%,末端执行器夹取成功率为87.5%,平均采摘时间最短为12.3s/个;高光照条件下平均果实定位准确率为72%,末端执行器夹取成功率为80%,平均采摘时间最短为12.5s/个。     

酒泉市枸杞采摘实现机械化刻不容缓

酒泉枸杞产品质量上乘,比较效益高,目前已发展到20万亩,成为西北重要的生产基地之一.但是,由于枸杞生长具有“无序花序,连续花果”的特点,即开花、结果、成熟同时进行,致使采收难度较大,主要依靠人工采摘.据调查,人工采摘枸杞的效率仅为3 ～ 5kg/h,而费用高达2300元/亩,约占生产成本的50％以上.且酒泉枸杞栽培种植面积逐年扩大,收获季节“用工荒”问题日益突出,每年盛果期都有大量枸杞因不能及时采摘而烂在地里.加快枸杞采摘机械化步伐,用机械化收获替代繁重低效的人工采摘,刻不容缓.     

宜都市柑橘机械化生产现状及对策思考

正根据湖北省农机局"下基层、抓推广、促全面全程"活动安排,笔者在宜都市驻点开展柑橘生产机械化调研工作。通过查阅资料、实地调查、走访座谈,对宜都市柑橘生产机械化现状有了初步了解。1宜都市柑橘种植基本情况湖北省宜都市地处武陵山余脉、鄂西南向江汉平原过渡地带,位于北纬30°05′53″与30°36′03″之间,属亚热带季风气候,雨量充沛,日照充足,年均日照时数1 641h,年平均气温16.7℃,非常适合柑橘种植生长,有文字记载的     

农二师焉耆垦区啤酒花采摘实现机械化

<正>啤酒花是农二师焉耆垦区25团、27团的四大支柱产业之一,已有30多年种植酒花的历史,酒花品质在国内属上乘,酒花a-酸含量稳定在7%以上,位于全国最高水平,种植面积稳定在533hm2,酒花生产占新疆产量的15%,是全国啤酒生产的一个稳定的原料供给基地。     

仿蛇嘴咬合式柑橘采摘末端执行器设计与实验

提出了通过改进采摘机器人的末端执行器来实现未知柑橘果柄空间方位的柑橘采摘,以提高采摘机器人的采摘能力。对柑橘果柄生长情况进行了调研,定义了果柄倾角并进行了统计,对果柄极限位置的剪切要求进行了分析并得出了末端执行器的设计要求。根据蛇的咬合动作和蛇嘴骨骼的特殊结构,通过仿照蛇嘴结构设计咬合式末端执行器能够满足设计要求。对蛇头骨骼结构进行了简化,提出了两种设计思路,并据此分别设计了两种机构的初步模型,经过运动学分析确定了较优方案,并对初步模型进行了优化,确定了末端执行器的三维模型。根据三维模型建立了末端执行器的运动学模型,并进行了运动学分析和仿真,保证了机构设计合理。制造了咬合式末端执行器样机并通过课题组自行研制的柑橘采摘机器人进行了实验室环境和自然环境的实验验证。实验结果表明,在实验室环境下,果柄倾角为0°、气压为0.6 MPa、果柄直径不超过4.0 mm条件下的切断成功率不小于95%,不同果柄倾角的总体切断成功率为97.5%;在室外环境下,收获柑橘的总成功率为87.5%,基本实现了未知果柄空间方位下对柑橘的采摘。     

柑橘生产的机械化种植技术探讨研究

针对中国柑橘生产机械化种植技术在应用过程中存在的一些突出问题进行概述,并在此基础上,分析了柑橘生产机械化种植过程中相关的技术要点和技术难点,希望可以给从事柑橘种植的农户带来有效的启发.     

林果机械振动采摘理论与装备研究进展

中国是林果起源地之一,采摘是林果产业生产中的重要环节。机械化采摘是实现代替人工作业进行林果快速收获的重要手段之一,是现代化农业发展驱动下的必然走向。机械振动采摘是目前应用最为广泛的技术,林果采摘机械的工作性能主要由振动效果决定。因此,本文通过对国内外各类林果机械振动采摘装备的研究分析,归纳出影响振动采摘的因素、果树三维重构与等效模型、果实振动脱落特性以及振动能量传递与耗散等4大关键机械振动采摘理论,并阐明了各理论目前存在的不足。在此基础上阐述了国内外林果机械化采摘装备的研究现状和进展,分析了林果机械式采摘机的适用范围、工作原理及分类,总结了典型振动式及接触式采摘机的机型和技术参数,指出了各机型应用作业产生的实际问题。结合林果产业应用场景和发展要求,分析了中国林果机械化采摘面临的主要问题,认为缺乏系统性理论研究、关键技术研究进展缓慢是制约林果机械化发展的关键,提出了未来林果机械化采摘的技术重点是高效、精准、低损收获,最终为实现林果自动化、智能化采摘的建议。     

果园采摘平台研究现状及发展趋势

我国是水果生产和消耗大国,随着农业现代化进程不断推进,传统老龄化果园正在向现代化矮砧密植果园转型,为果园现代化和机械化发展提供了重要的环境支持。本文首先对我国果园采摘发展现状进行了概述,分析我国果园采摘环节现状及面临的问题;通过对国内外采摘平台的采摘方式和行走类型进行分类,详细介绍国内外果园采摘平台的发展状况,并具体分析不同结构采摘平台的典型机型和基本特点。同时,剖析了当前采摘平台存在的问题及制约采摘机械化发展的主要因素;最后,提出了果园采摘平台的未来发展趋势及发展对策,为我国果园采摘环节机械化水平提高提供思路。果园机械化的推进将有助于提高果园生产效率和质量,为我国果园产业的可持续发展注入新的活力。