高架草莓采摘机器人系统研究

针对传统人工采摘草莓带来的问题以及我国高架草莓种植面积的迅速推广,为实现草莓采摘的自动化、机械化,设计了高架栽培草莓的采摘机器人系统。高架草莓采摘机器人系统由软件和硬件2部分组成。硬件包括履带式行走机构、三自由度工作台、末端采摘机构以及STM32f103vet6芯片作为控制系统硬件。软件包括成熟草莓的识别、三维坐标定位。实验数据表明高架草莓采摘机器人系统可以完成成熟草莓的识别、成熟草莓的双目定位以及成熟草莓的采摘工作。成熟草莓识别率达到95%以上,在1120mm内双目草莓定位精度1.5cm±5%,完全满足草莓采摘的要求。     

地垄式单驱多果草莓人工辅助采摘装置设计

针对传统地垄式生长草莓采摘效率低、人工采摘劳动强度大等问题,提出了一种由两组双曲柄创新设计而成的末端采摘机构,并研制了一种地垄式单驱多果草莓人工辅助采摘装置。介绍了这种采摘装置的结构组成、工作原理,分析了末端采摘机构的工作范围与垄地坡度的联系。利用加工出的样机进行采摘试验,结果表明该装置满足地垄式草莓采摘的作业要求,能在一个工作周期内采摘多个草莓且通过调节机架杆角度来适用于不同垄地环境,可有效提高草莓采摘效率。     

一种基于机器视觉的苹果采摘机器人

为了实现苹果采摘任务,设计了一种由4个自由度的机械手、双目立体视觉系统和气动比例控制系统组成的苹果采摘机器人.提出了基于苹果形心特征立体匹配的图像识别算法,利用三角测距原理获取苹果形心的三维坐标.利用D-H方法对机器人进行了运动学分析,得到了机器人的正解、逆解及工作空间.在此基础上,利用Visual Studio编写控制程序并制作机器人样机进行了实验.实验结果表明,立体视觉系统在工作距离小于1 000mm时,定位误差约为1％,可满足苹果采摘机器人在大多数采摘作业环境下的工作要求.     

基于TCS3200颜色识别的草莓采摘车的设计

针对近年来我国草莓种植面积增加和草莓采摘劳动力缺乏导致的草莓采摘难题,经过总体方案设计、设备选型等步骤设计出一款草莓采摘车。设计采用双层系统,以集成度和稳定性高的嵌入式微控制器STC89C516为控制器,以应用广泛、识别精度较高的TCS3200为草莓成熟度识别器,实现草莓采摘时对草莓成熟度识别、自动采摘及草莓采摘车的位置移动等功能。研究成果显示,该设计样机基本实现了草莓采摘时移动、识别、采摘的功能。     

用于采摘机器人的空间定位方法及试验

针对双目视觉采摘机器人空间定位时两投影线不相交于一点的问题,提出了一种利用两异面直线公垂线中点作为目标点的空间定位方法。同时,为了验证所提出的空间定位方法的可靠性,进行了机器人采摘实验。实验结果表明:在机器人可采摘范围内,该方法的定位精度在5mm之内。当Y值处于300mm左右时,定位偏差最小为0.18mm,偏差模为2.86mm。且随着Y值的增大,误差也基本呈现增大趋势。该方法能够很好地化解机器人空间定位时两投影线不相交于一点的矛盾。     

用于采摘机器人的空间定位方法及试验北大核心

针对双目视觉采摘机器人空间定位时两投影线不相交于一点的问题,提出了一种利用两异面直线公垂线中点作为目标点的空间定位方法。同时,为了验证所提出的空间定位方法的可靠性,进行了机器人采摘实验。实验结果表明:在机器人可采摘范围内,该方法的定位精度在5mm之内。当Y值处于300mm左右时,定位偏差最小为0.18mm,偏差模为2.86mm。且随着Y值的增大,误差也基本呈现增大趋势。该方法能够很好地化解机器人空间定位时两投影线不相交于一点的矛盾。     

苹果采摘机器人末端设计及运动仿真

苹果在我国农业生产中占有重要地位,不仅是最主要的经济果树之一,而且在产量、种植面积及出口量上均居世界第一。产量大、范围广、种植地形复杂、分布零散等因素造成了苹果采摘困难、不及时、损失大等一系列问题。为了实现苹果的时效化、无损化采摘,设计一种负压式五自由度采摘机器人,基于标准型D-H参数建模方法对机器人的正、逆运动学进行求解,并利用ADAMS软件并建立机械臂的虚拟样机,通过运动学与动力学仿真分析,最终获得末端吸口的运动位移、速度、加速度及各关节角速度、驱动力矩的变化曲线。通过分析变化曲线,验证了机器人满足工作要求,结构设计合理,运动过程平稳无振荡,同时也为后续的控制系统研究奠定了基础。     

基于视觉的采摘机器人目标识别与定位方法研究综述

目标识别和定位的精度直接关系到采摘机器人采摘效率、质量和速度。本文对近年来采摘机器人的目标识别和三维定位的研究工作进行了系统性的总结和分析,综述了果蔬识别和定位的几种主要方法:目标识别:数字图像处理技术、基于机器学习的图像分割与分类器和基于深度学习的算法;三维定位:基于单目彩色相机、基于立体视觉匹配、基于深度相机、基于激光测距仪和基于光基3D相机飞行时间的三维定位。分析了影响果蔬识别和定位精度的主要因素:光照变化、复杂的自然环境、遮挡以及动态环境干扰下成像不精确。最后对采摘机器人目标识别与定位的未来发展作了几点展望。     

智能挖掘机器人控制系统的研究

智能化挖掘机器人适合于在复杂的环境中工作,其目标是在无需对环境做任何规定和改变的条件下,利用双目立体视觉系统识别作业对象物和对工作环境的实时监控,自主地做出各种决策,有目的地移动和完成相应任务,实现在无人驾驶情况下的自主作业.     

茄子采摘机器人机械传动系统设计与开发

根据茄子采摘要求,进行了茄子采摘机器人结构参数的优化设计.采用交流伺服驱动系统的关节驱动方式,设计了结构精巧的关节传动装置.采用Pro/Engineer进行了零部件的实体造型,通过装配对零部件进行了修正,进而制造完成了试验样机.整机试验测试表明,设计开发的4自由度采摘机器人结构设计合理,运动学正解的误差为±1.5mm,工作稳定可靠,具有较高的运动精度.     

苹果采摘机器人控制系统设计

针对苹果采摘机器人控制系统制造及维护成本较高、功耗大、便携性差等问题,对其控制系统进行优化设计。该系统可分为视觉系统和主控系统,视觉系统采用Open MV3视觉模块,通过颜色识别成熟苹果;主控系统包括TB6612电机驱动模块、PCA9685舵机驱动模块和LM2596电源模块。实验测试表明,该控制系统在室内及室外测试下均工作稳定。     

果蔬采摘机器人关键技术研究进展

果蔬机器人采摘技术是我国农业领域的重点研究内容之一.目前的采摘机器人存在定位精度低、采摘周期长、采摘果蔬种类的通用性差等问题.介绍了采摘机器人的国内外研究进展,重点分析了自主采摘机器人的机器视觉系统和末端采摘技术研究进展,对比了多种检测农作物的视觉识别算法,并梳理了各类水果抓取装置的研究重点.针对目前技术开发中存在的难题,提出了果蔬采摘机器人的发展前景.     

草莓采摘后的管理技术要点

(1)摘茎割叶.草莓采果后,要及时摘除匍匐茎,并割除地上部枯叶,促进母株健壮地生长发育.     

一种仿人手式草莓采收装置的设计

为了减轻人工采摘草莓的劳动强度、降低生产成本、提高效率,利用手指抓取原理设计了一种人工操作辅助采摘的草莓采摘装置,其主要仿人手的采摘部分、输送部分、收集部分及便携腰带等组成。使用时,用腰带把该装置系在人的腰部,通过连杆机构及传动机构操纵手指关节的合并、弯曲动作以达到张开、闭合状态,实现草莓茎的抓取、切断及果实的夹持;果实由带挡板的输送带来完成草莓输送,直至收集箱内,实现采摘、输送和收集为一体;经验证,装置实现了设计功能,采用机械式操作,结构简单、成本低,且无需人手直接去采摘,可用于辅助人工采摘地垄、高架种植草莓等场合。     

基于4自由度的猕猴桃采摘机器人建模设计

猕猴桃的采摘作业是猕猴桃生产业中的一个重要环节.目前,采摘作业主要以人工采摘为主,存在耗时长、工作强度大以及人力成本高等缺点.因此,研究智能、高效的猕猴桃采摘机器人有助于将人从繁重的农业生产中解放出来,提高生产效率.针对棚架式猕猴桃栽培方法和采摘机器人的作业特点,初步建立了基于4自由度的猕猴桃采摘机器人的运动学模型和动...     

排爆机器人双目立体视觉系统设计

双自立体视觉是计算机视觉的一个重要分支,双目立体视觉直接模拟人类双眼处理景物的方式,可靠简便,在许多领域均极具应用价值,例如在机器人视觉系统中的应用.本文基于排爆机器人的应用,详细描述了排爆机器人双目立体视觉系统的设计与实现,由双目立体视觉系统根据目标物的二维图像计算出目标物的三维坐标.实验表明该系统能提高排爆机器人智能性与易操作性,大大提高了机械人的定位精度.     

基于TRIZ理论苹果采摘机器人的设计与分析

针对现阶段人工采摘苹果效率低、劳动强度大、采摘设备功能单一的问题,以TRIZ理论为基础,通过发明原理的启发,对苹果采摘机器人的末端执行器、运输装置、收集箱和其他结构进行了创新设计,设计出一款集采摘、收集、分拣功能于一体的机器人。建立采摘机械臂的D-H模型,运用Matlab对机器人的工作空间进行了分析;通过Adams对机器人采摘过程进行运动仿真,并制作1∶3实验样机,对各部分功能可行性进行了验证。结果表明,该机器人的各部分功能完善、设计合理、运行可靠、满足使用需求,为后续机器人的进一步研制和改进提供了理论支撑。     

果蔬采摘机器人的研究现状、问题及对策

为解决农业采摘中的实际问题,果蔬采摘机器人的研究与应用成为一种迫切需要.综述了国内外果蔬采摘机器人的研究进展与现状,介绍了几种典型的果蔬采摘机器人的研究成果.通过分析这些采摘机器人,指出了限制采摘机器人商品化的几点因素:采摘的效率、成功率及成本问题.并针对这些问题提出了解决对策,同时也指明了采摘机器人未来的研究方向.     

茄子采摘机器人结构参数的优化设计与仿真

果蔬采摘机器人是一类工作于非结构环境中的复杂光机电一体化产品,其结构和控制都比一般工业机器人要求更高.按照采摘对象茄子的生长分布空间和作业要求,进行机器人本体结构参数优化设计.采用基于Matlab的数值解法求解了机器人的工作空间,并进行了仿真.仿真结果表明:设计开发的4自由度采摘机器人能够满足温室栽培模式下茄子采摘的要求,验证了结构设计的合理性.