番茄采摘机器人真空吸盘装置设计与试验

为实现番茄采摘机器人作业时将目标果实从果束中分离,设计了以微型静音空气压缩机和集成式真空发生器为主体的真空吸盘装置,并依据供气压力-负压关系、吸盘拉脱力和真空吸着响应时间测定结果,确定了其控制策略。试验表明,真空吸盘装置平均单次作业的时间和空气消耗量分别为1.5s和0.6L,拉动果实实现35mm水平位移的成功率达92%,空气压缩机功率可以满足采摘效率360个/h的需要     

番茄采摘机器人夜间照明系统设计与试验

基于试验设计方法实现了番茄采摘机器人夜间照明系统设计。提出了一种基于前景与背景类间方差和类内方差比值F的图像可分割性评价指标作为确定最佳试验方案即最佳照明系统的评价指标;考虑了光源种类、光源布局及图像采集距离3个试验因子;采用正交试验表L_(18)(6×3~6)安排试验。试验结果表明:光源种类和光源布局是影响番茄采摘机器人夜间照明系统的显著因子,图像采集距离为不显著因子;光源种类因子各水平中,荧光灯照射时图像的F最大,为2.159;光源布局因子各水平中,对角布局时图像的F最大,为2.234。因此,所设计的番茄采摘机器人夜间照明系统的最佳组合为:荧光灯、对角布局。将试验结果与基于归一化R-G色差的OTSU自动阈值图像分割算法的分割效果进行了对比,对比结果验证了基于该图像可分割性评价指标F的夜间照明系统设计方法的有效性。     

番茄采摘机器人系统设计与试验

为了提高鲜食番茄采收的自动化水平,减轻人工采摘劳动强度,设计了一种番茄智能采摘机器人。该采摘机器人包括视觉定位单元、采摘手爪、控制系统及承载平台,并基于各部件工作原理制定了采摘机器人的工作流程。基于HIS色彩模型进行图像分割,提高了果实识别的准确度;通过气囊夹持方式确保果实采摘过程中对果实的柔性夹持。试验结果表明:视觉定位、采摘手爪等模块运转良好,采摘单果番茄耗时约24s,成功率可达8 3.9%以上。     

日光温室番茄采摘机器人设计与试验

针对目前日光温室中番茄采摘主要靠人工且费时费力的问题,设计并制作了一种可以应用于日光温室的番茄采摘机器人.该机器人能够在大棚垄道间巡检并自动识别成熟番茄,完成采摘、收集.本设计以STM32微控制器为主控制器,使用麦克纳姆轮全向移动平台作为机器人的移动底盘,采用由Raspberry Pi 4B控制器驱动的深度相机作为成熟...     

设施番茄采摘机器人设计与研究

针对设施番茄采摘存在用工难、用工贵、劳动强度大等问题,文章设计了一种温室番茄采摘机器人。该番茄采摘机器人主要由视觉系统、末端执行器、机械臂、底盘和辅助照明机构等组成,并基于各设计结构完成温室番茄采摘的工作流程设计。该采摘机器人通过ZED 2i双目立体相机对番茄果实进行识别与定位后,机械臂引导末端执行器完成番茄果实的采摘。试验结果表明,视觉系统与各模块之间运行良好,单果采摘耗时约为18 s,采摘成功率达88%。     

番茄采摘机器人末端执行器的硬件设计

设计的基于多传感器信息融合和开放式控制的智能型番茄采摘机器人末端执行器,其硬件主要包括执行系统、感知系统、控制系统和供电系统,执行系统中真空吸盘装置使果实从果束中分离,手指夹持机构对番茄可靠抓持,果梗切断装置利用激光对果梗进行切断.该末端执行器设计质量为1.2 kg,完成一次采摘动作只需3 s.只需更换联接板,即可与其他机械手顺利联接.     

温室番茄采摘机器人伸缩式机械臂设计与试验

针对番茄采摘环境复杂、可移动空间小等问题,设计了一种适用于宽沟窄畦温室种植模式下高效率采摘的番茄自主采摘机器人。采摘机器人的执行机构由四自由度伸缩机械臂、多位姿腕关节及三指扭转采摘末端手构成。通过分析番茄的生长情况和作业环境,设计了一种绳排式可伸缩移动关节,减少伸缩机构的尺寸。针对实际番茄采摘时的动作,采用三指式扭转采摘末端执行器,增加多位姿腕关节实现多位姿多方位的扭转采摘。采摘控制系统基于 ROS 集成采摘、规划等策略,控制机械臂完成采摘功能。基于宽沟窄畦种植模式下番茄温室的可移动空间,设计了一款四转四驱移动底盘,可实现在番茄种植垄间的移动和转向。研制了番茄采摘机器人样机,在番茄设施温室中进行了实地采摘试验,果实采摘成功率达到88.7%,采摘周期时间为13.4 s/个,具有较高的采摘作业效率和采摘成功率,满足温室番茄采摘要求     

番茄采摘机械手的三维设计与试验研究

采摘机械的末端执行器作为果蔬收获类机器人的重要组成部分,其采摘机械手的设计是收获机器人研发的重要环节。为此,分析了当前采摘机械手在国内外的发展现状,结合番茄果实的生物学特征,以保护番茄果实不受损伤为设计目标,利用NX12.0三维制图软件设计出了一种将作用力施加于番茄桔梗生长节点的番茄采摘机械手。同时,通过三维软件的仿真模块对机械手的关键零件进行有限元分析,进而对整体机构进行模拟仿真,仿真结果验证采摘机械手的设计合理性,旨在为下一步番茄采摘机械手的研发奠定基础。     

一种采摘机器人的设计

本设计涉及一种采摘机器人的设计,由采摘臂、收集装置和控制器三部分组成.利用悬挂式麦克纳姆轮进行横向与纵向移动,利用机器视觉进行果蔬的成熟与否辨别,从而决定是否执行采摘.该采摘机器人隶属于农业机械化研究领域,对于降低生产成本与节约劳动力具有非凡的意义.     

番茄收获机器人技术研究进展

简述了番茄收获机器人系统组成和技术研究进展，分析了各组成部分的功能与工作原理，并对番茄收获机器人通用性、可靠性、工作效率、采摘质量与机械手性能等方面的发展进行了探讨。     

马铃薯收获机防缠绕装置的设计与试验研究

针对现有小型马铃薯收获机挖掘部件易于被杂草缠绕、壅土等问题,设计了主动式和被动式两种马铃薯收获机防缠绕装置。马铃薯收获机田间性能对比试验表明:两种防缠绕装置都具有良好的防缠绕效果,收获时基本没有出现壅堵现象,且主动式防缠绕装置的防缠绕性能优于被动式防缠绕装置。无防缠绕装置、装有被动防缠绕装置和主动防缠绕装置的收获机收获时的明薯率分别为98.17%、98.62%、99.09%,伤薯率为0.73%、0.6 4%、0.6 7%,破皮率为1.1 0%、1.0 9%、1.0 3%,作业质量明显提升。     

猕猴桃采摘机器人末端执行器设计

为实现猕猴桃的自动化采摘,设计了猕猴桃采摘机器人末端执行器.测定了猕猴桃抗压特性和其他相关物理特性,提出了一种机器采摘方案,设计了末端执行器的机械装置、感知系统和控制系统.试验结果表明,该末端执行器对猕猴桃的抓持成功率为100％,采摘成功率为90％,完成一次采摘动作耗时9 s.     

挤奶机真空系统测试装置的研究与设计

介绍了挤奶机真空系统测试装置的组成以及工作原理,对其系统及软件进行了设计。系统以计算机和PLC智能控制器为控制核心,可以自动对真空系统压力、流量、消耗功率、泵体转速、噪声及温度进行测定,并可以根据系统压力及流量对真空泵转速进行控制,具有数据动态显示和报表打印输出等功能。系统可实现分时间段控制、分布式控制及主从监控管理模式。     

草莓收获机器人末端执行器的设计

我国草莓种植面积广大,人工收获作业繁重,草莓的自动化收获问题亟待解决.为此,结合相关领域的研究现状,设计了一款草莓收获机器人的末端执行器.该末端执行器集成了目标识别定位、自身姿势调整和果柄夹持剪切等3个功能,具有体积小巧、成本低廉、使用安全和便携等特点,并且所有传感器和执行部件均采用低压直流供电.经样机实验证明,该末端执行器能够较好地完成预定任务.     

基于YUV颜色模型的番茄收获机器人图像分割方法

在研究番茄收获机器人对目标图像分割识别时,经常由于采集的图像受光照影响以及分割识别算法的计算复杂性而影响到识别的准确性和实时性.通过比较RGB、HSI、YUV等颜色模型的特点,从理论上分析了YUV颜色模型应用于收获机器人视觉系统的可行性,提出了一种基于YUV颜色模型的成熟番茄分割方法.同时综合实验及经验确定了成熟的红色番茄在RGB、HSI、YUV颜色模型中阈值范围,采用直接确定色差阈值的双阈值分割算法识别成熟番茄,并对3种颜色模型在不同的光照条件下的分割识别效果进行实验对比.实验结果证实,将基于YUV颜色模型成熟番茄分割方法应用于番茄收获机器人视觉识别系统,能很好地解决其鲁棒性和实时性问题.     

番茄收获机器人视觉系统标定的研究

番茄收获机器人在番茄收获中是靠其视觉系统来获得目标位置信息的,而在定位过程中,首先遇到的就是摄像机的标定问题。为此,主要研究了番茄收获机器人双目视觉系统的标定,标定出了番茄收获机器人双目视觉系统的内部参数和外部参数,为番茄收获机器人双目定位系统提供了系统参数。     

草莓收获机器人采摘执行机构设计与试验

设计了一套针对地垄栽培模式下草莓的无损伤自动采摘执行机构.该执行机构可在一定范围内对成熟草莓进行自主识别和精确定位,并以夹持、剪切果柄的方式摘取果实,从而实现草莓的无损伤采摘;所采用的控制方法对视觉传感器精度和机构重复定位精度依赖性较小,利于在进一步推广中控制成本.试验结果表明,该执行机构在实验室环境下对草莓的无损伤采摘成功率可达90％.     

番茄收获机器人视觉系统标定技术的研究

针对机器人在番茄收获中的应用背景,构建了番茄收获机器人视觉系统的摄像机模型,进而提出了内外参数分离的摄像机标定方法。同时,对摄像机的内外参数实行分离标定选取世界坐标系和摄像机坐标系重合,两摄像头沟轴平行。实验结果表明:该方法快速简单、精度高、有效合理。