【摘要】：農(nóng)業(yè)機器人研究的主要任務是將機器人工程學應用在農(nóng)業(yè)上,或是根據(jù)作物特性探索利用現(xiàn)有的適用的工業(yè)機器人的可能性。機器人視覺伺服控制涉及較為廣泛的研究內容,例如圖像處理、特征提取、雙目立體視覺標定、視覺控制算法、視覺測量等。本文以圖像識別與視覺定位在蘋果套袋系統(tǒng)中的應用為背景,以提高識別與定位系統(tǒng)的實時性和普適性為切入點,探索魯棒性和實時性相融合的幼果圖像識別與定位關鍵技術研究與方法,使之滿足于實時應用的需要。主要研究內容如下:1、對蘋果套袋機器人視覺系統(tǒng)進行總體介紹并給出具體流程圖,對預處理的蘋果幼果進行圖像分割,運用改進后的連通域標記,面積法去除小面積以及圓形度等方法,對蘋果幼果進行分割后的識別;采用雙目立體視覺對左右攝像機分別采集并對最終識別出的蘋果幼果圖像進行立體匹配、圖像極線校正以及三維重建,最后利用自主開發(fā)的蘋果幼果上位機處理軟件與OpenGL相結合對三維重建出的蘋果幼果圖像進行三維顯示。2、對蘋果幼果套袋機器人進行運動學建模,利用D-H方法對其建立運動學方程,對其進行正、逆運動學分析。利用基于Matlab的機械臂仿真工具箱Robotics Toolbox直觀的顯示出機械臂的可達工作空間以及參數(shù)的合理性。通過對機械臂的各個關節(jié)軌跡進行分析,為后續(xù)進行實際的套袋工作奠定良好的基礎。3、分別介紹了基于圖像的視覺伺服控制、基于位置的視覺伺服控制以及基于位置與基于圖像的混合的2.5D視覺伺服控制,并分析了各自系統(tǒng)的特點以及穩(wěn)定性。根據(jù)蘋果套袋機器人實際的工作情況,本文選擇基于位置與基于圖像的混合視覺伺服控制作為的伺服控制系統(tǒng)。最后,在實驗室條件下,模擬室外實際工作場景,對蘋果幼果套袋機器人進行整體的系統(tǒng)聯(lián)調,實驗結果證明了方案的可行性和相關算法的有效性。
[Abstract]:The main task of agricultural robot research is to apply robotics engineering to agriculture, or to explore the possibility of utilizing existing applicable industrial robots according to crop characteristics. Robot visual servo control involves a wide range of research topics, such as image processing, feature extraction, binocular stereo vision calibration, visual control algorithm, visual measurement, and so on. In this paper, the application of image recognition and visual positioning in apple bagging system is taken as the background, and the real time and universality of the recognition and positioning system are improved as the breakthrough point. In order to satisfy the need of real-time application, the key techniques and methods of image recognition and localization of young fruit are explored. The main research contents are as follows: 1. The vision system of apple bagging robot is introduced and the flow chart is given. The small area and roundness were removed by the area method to recognize the young apple fruit after segmentation. The binocular stereo vision was used to collect the left and right cameras and to carry out stereo matching, polar line correction and 3D reconstruction of the final recognized apple fruit images. Finally, using the self-developed apple fruit processing software and OpenGL to display the 3D reconstructed apple fruit image. 2, the kinematics model of apple fruit bagging robot is established. The kinematics equation is established by D-H method, and the forward and inverse kinematics are analyzed. The reachable workspace and the reasonableness of the parameters of the manipulator are shown intuitively by using the arm simulation toolbox Robotics Toolbox based on Matlab. Through the analysis of each joint locus of the manipulator, it lays a good foundation for the practical bagging work. 3. The visual servo control based on the image is introduced respectively. The position based visual servo control and the 2.5D visual servo control based on the combination of position and image are presented. The characteristics and stability of the respective systems are analyzed. According to the actual working situation of Apple bagged robot, this paper chooses the hybrid visual servo control based on position and image as the servo control system. Finally, under the laboratory condition, simulating the outdoor actual working scene, the whole system of the apple fruit bagging robot was adjusted. The experimental results proved the feasibility of the scheme and the effectiveness of the related algorithm.
【學位授予單位】：沈陽理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TP391.41;TP242

【參考文獻】

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1 趙德安;劉曉洋;陳玉;姬偉;賈偉寬;胡嬋莉;;蘋果采摘機器人夜間識別方法[J];農(nóng)業(yè)機械學報;2015年03期

2 李卓;楊子敬;郝建唯;高宏偉;;蘋果幼果圖像的分割與識別算法研究[J];沈陽理工大學學報;2015年01期

3 姬偉;羅大偉;李俊樂;楊俊;趙德安;;果蔬采摘機器人末端執(zhí)行器的柔順抓取力控制[J];農(nóng)業(yè)工程學報;2014年09期

4 華媛蕾;劉萬軍;;改進混合高斯模型的運動目標檢測算法[J];計算機應用;2014年02期

5 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)業(yè)機器人的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢[J];農(nóng)機化研究;2014年02期

6 王超;楊承恩;申麗然;;基于圖像處理技術的污水處理沉降速度測量[J];大連海事大學學報;2012年04期

7 左富勇;胡小平;謝珂;朱秋玲;;基于MATLAB Robotics工具箱的SCARA機器人軌跡規(guī)劃與仿真[J];湖南科技大學學報(自然科學版);2012年02期

8 張鐵中;楊麗;陳兵旗;張賓;;農(nóng)業(yè)機器人技術研究進展[J];中國科學:信息科學;2010年S1期

9 劉兆祥;劉剛;喬軍;;蘋果采摘機器人三維視覺傳感器設計[J];農(nóng)業(yè)機械學報;2010年02期

10 張志勇;何東健;張建鋒;黃鋁文;姬紅衛(wèi);;蘋果采摘機器人手臂控制研究[J];中國農(nóng)業(yè)大學學報;2008年02期

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3 梁建威;基于亞像素的航片掃描儀精度檢測及提升[D];西安電子科技大學;2012年

4 于雷;紅外圖像預處理算法研究及硬件實現(xiàn)[D];南京理工大學;2010年

5 王津京;基于支持向量機蘋果采摘機器人視覺系統(tǒng)的研究[D];江蘇大學;2009年

6 周小軍;柑橘采摘機器人成熟果實定位及障礙物檢測研究[D];江蘇大學;2009年

7 夏侯玉嬌;視頻監(jiān)控中的運動對象分割技術研究[D];蘇州大學;2009年

8 楊文亮;蘋果采摘機器人機械手結構設計與分析[D];江蘇大學;2009年

9 劉建明;基于PC的霧天圖像和視頻的清晰化算法研究與實現(xiàn)[D];上海交通大學;2009年

10 郭啟軍;弧焊機器人混合視覺伺服控制系統(tǒng)研究[D];武漢科技大學;2008年

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本文編號：2377112