發(fā)布時(shí)間：2021-10-01 23:33

　　采摘是農(nóng)業(yè)果蔬生產(chǎn)過程中最為費(fèi)時(shí)費(fèi)力的環(huán)節(jié),勞動(dòng)力的短缺和人工成本的增加使得果蔬生產(chǎn)的成本不斷增長。采摘機(jī)器人的出現(xiàn)提高了果蔬的生產(chǎn)效率,這不僅具有現(xiàn)實(shí)意義,也是農(nóng)業(yè)智能化、無人化的必然趨勢。本文以番茄為采摘對象,利用機(jī)器人技術(shù)、計(jì)算機(jī)視覺、圖像處理等技術(shù),設(shè)計(jì)了一臺(tái)番茄采摘原型機(jī)器人。主要研究內(nèi)容與方法如下:（1）根據(jù)番茄采摘機(jī)器人的作業(yè)特點(diǎn)及要求,對采摘機(jī)器人做了整體設(shè)計(jì),并對移動(dòng)平臺(tái)、機(jī)械臂、立體視覺方案和控制器做了選型。（2）采用D-H建模法對采摘機(jī)器人的機(jī)械臂進(jìn)行正運(yùn)動(dòng)學(xué)分析,并用代數(shù)法求得逆運(yùn)動(dòng)學(xué)的解,從而得到每個(gè)關(guān)節(jié)需要轉(zhuǎn)動(dòng)的角度;為了使機(jī)械臂能夠平穩(wěn)地運(yùn)行,在關(guān)節(jié)空間進(jìn)行了軌跡規(guī)劃,并將直線拋物線混合軌跡規(guī)劃與五次多項(xiàng)式軌跡規(guī)劃方法進(jìn)行了對比。（3）對常見的圖像去噪方法進(jìn)行了對比,根據(jù)結(jié)果選擇了中值濾波;對RGB顏色空間下的番茄圖像做了顏色分析,針對分析結(jié)果,設(shè)計(jì)了一種基于色差算子的OTSU分割算法,經(jīng)過形態(tài)學(xué)處理后得到了番茄的二值圖像,再通過邊緣檢測與質(zhì)心提取便可成功識別出單個(gè)果實(shí);對于重疊果實(shí),先用基于色差算子的OTSU法與形態(tài)學(xué)分割出番茄區(qū)域,利用canny算子對... 

【文章來源】：青島理工大學(xué)山東省

【文章頁數(shù)】：98 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖1.1日本的番茄采摘機(jī)器人Fig1.1Japanesetomatopickingrobot

青島理工大學(xué)工程碩士學(xué)位論文31995年，日本岡山大學(xué)的學(xué)者們針對棚架式的果園，設(shè)計(jì)出了葡萄采摘機(jī)器人[10]，如圖1.2所示，其機(jī)械手臂是五個(gè)自由度的極坐標(biāo)型機(jī)械手，其中四個(gè)為旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，另一個(gè)為平移關(guān)節(jié)，旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的速度可調(diào)。為了提高使用的效率，該采摘機(jī)器人配有多個(gè)末端執(zhí)行器，通過更換末端執(zhí)行器可以賦予機(jī)器人修剪枝葉、噴灑藥物等多種不同的功能[11,12]。圖1.2日本的葡萄采摘機(jī)器人Fig1.2Japanesegrapepickingrobot1996年，荷蘭農(nóng)業(yè)工程研究所研發(fā)出一款可采摘黃瓜的采摘機(jī)器人，如圖1.3，該機(jī)器人利用近紅外傳感系統(tǒng)來識別成熟的黃瓜并檢測它們的位置，選用具有七個(gè)自由度的三菱RV-E2機(jī)械手，執(zhí)行末端由手抓和切割器組成。該機(jī)器人對黃瓜識別的成功率較高，可達(dá)95%，采摘成功率約為80%，采摘一根黃瓜的時(shí)間約為54s[13]。圖1.3荷蘭的黃瓜采摘機(jī)器人Fig1.3Dutchcucumberpickingrobot

青島理工大學(xué)工程碩士學(xué)位論文31995年，日本岡山大學(xué)的學(xué)者們針對棚架式的果園，設(shè)計(jì)出了葡萄采摘機(jī)器人[10]，如圖1.2所示，其機(jī)械手臂是五個(gè)自由度的極坐標(biāo)型機(jī)械手，其中四個(gè)為旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，另一個(gè)為平移關(guān)節(jié)，旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的速度可調(diào)。為了提高使用的效率，該采摘機(jī)器人配有多個(gè)末端執(zhí)行器，通過更換末端執(zhí)行器可以賦予機(jī)器人修剪枝葉、噴灑藥物等多種不同的功能[11,12]。圖1.2日本的葡萄采摘機(jī)器人Fig1.2Japanesegrapepickingrobot1996年，荷蘭農(nóng)業(yè)工程研究所研發(fā)出一款可采摘黃瓜的采摘機(jī)器人，如圖1.3，該機(jī)器人利用近紅外傳感系統(tǒng)來識別成熟的黃瓜并檢測它們的位置，選用具有七個(gè)自由度的三菱RV-E2機(jī)械手，執(zhí)行末端由手抓和切割器組成。該機(jī)器人對黃瓜識別的成功率較高，可達(dá)95%，采摘成功率約為80%，采摘一根黃瓜的時(shí)間約為54s[13]。圖1.3荷蘭的黃瓜采摘機(jī)器人Fig1.3Dutchcucumberpickingrobot

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[3]新型蘋果采摘機(jī)器人的設(shè)計(jì)與試驗(yàn)[J]. 伍錫如,黃國明,劉金霞,徐波.  科學(xué)技術(shù)與工程. 2016(09)
[4]中國農(nóng)業(yè)機(jī)器人發(fā)展及應(yīng)用現(xiàn)狀[J]. 林歡,許林云.  浙江農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào). 2015(05)
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[6]農(nóng)業(yè)機(jī)器人的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢[J]. 姬江濤,鄭治華,杜蒙蒙,賀智濤,杜新武,崔麗慧,劉慶,何亞凱.  農(nóng)機(jī)化研究. 2014(02)
[7]改進(jìn)類圓隨機(jī)Hough變換及其在油茶果實(shí)遮擋識別中的應(yīng)用[J]. 李昕,李立君,高自成,易春峰,李慶春.  農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào). 2013(01)
[8]基于遺傳BP算法的溫室無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位方法[J]. 王俊,劉剛.  農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào). 2012(21)
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博士論文
[1]番茄采摘機(jī)器人關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 王麗麗.北京工業(yè)大學(xué) 2017
[2]開放環(huán)境中番茄的雙目立體視覺識別與定位[D]. 項(xiàng)榮.浙江大學(xué) 2013

碩士論文
[1]自然環(huán)境下柑橘采摘機(jī)器人的目標(biāo)識別與定位方法研究[D]. 胡友呈.重慶理工大學(xué) 2018
[2]基于慣性測量單元與視覺融合的三維空間定位技術(shù)研究[D]. 李飛.中國地質(zhì)大學(xué)(北京) 2017
[3]番茄采摘機(jī)器人視覺系統(tǒng)的研究[D]. 蔣正帥.中國計(jì)量學(xué)院 2014
[4]車牌字符識別技術(shù)的研究[D]. 王浩.重慶大學(xué) 2010
[5]采摘機(jī)械手障礙信息探測及避障技術(shù)研究[D]. 張向珂.江蘇大學(xué) 2010



本文編號：3417556