發(fā)布時間：2021-07-23 20:46

　　葡萄甘甜解渴、營養(yǎng)價值豐富,在食品醫(yī)療保健方面作用明顯,是我國分布最為廣泛的果樹樹種之一。國內(nèi)外以手工為主的葡萄收獲采摘方式,面臨鄉(xiāng)鎮(zhèn)務(wù)農(nóng)勞動力人口不斷減少的直接影響,同時人工采摘效率低下、工作量大等。但是針對特定栽培模式的葡萄采摘作業(yè),目前國內(nèi)葡萄采摘機(jī)器人的研究尚缺乏完整、系統(tǒng)的解決方案。因此,面向手眼協(xié)調(diào)技術(shù)的研究內(nèi)容對實(shí)現(xiàn)葡萄采摘機(jī)器人完全自主作業(yè)具有非常重要的科學(xué)研究意義。本文主要研究內(nèi)容如下:首先,介紹了籬架式食用葡萄種植園栽培模式,以及與之配套的采摘機(jī)器人總體結(jié)構(gòu)設(shè)計方案,并構(gòu)建了遠(yuǎn)-近景組合的視覺識別定位系統(tǒng)。將雙目視覺系統(tǒng)應(yīng)用于果園圖像采集,配合采摘場景制定了多圖像組合的云臺協(xié)調(diào)運(yùn)動策略。在HSV顏色空間H分量分別進(jìn)行中值濾波、限定閾值的自動分割、形態(tài)學(xué)操作、可執(zhí)行區(qū)域標(biāo)記、提取目標(biāo)質(zhì)心等,完成對葡萄的識別和特征提取。研究了近景果梗識別與定位技術(shù),根據(jù)葡萄垂直懸掛生長特性,建立了果梗切割點(diǎn)計算模型。在選取的果梗感興趣區(qū)域內(nèi)分別進(jìn)行邊緣檢測和累計概率霍夫變換,基于角度約束和葡萄質(zhì)心到果梗所在直線距離最小規(guī)律篩選果梗邊緣直線段,提取線段中點(diǎn)作為果梗切割點(diǎn),根據(jù)近景定位信息... 

【文章來源】：江蘇大學(xué)江蘇省

【文章頁數(shù)】：88 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

黃瓜采摘機(jī)器人

機(jī)器人采摘葡萄的手眼協(xié)調(diào)技術(shù)研究。針對黃瓜精準(zhǔn)識別定位要求，為 4 個機(jī)器人單獨(dú)配備兩套計算機(jī)視覺系統(tǒng)目標(biāo)檢測，并通過采摘機(jī)械臂和末端感應(yīng)器執(zhí)行末端抓取。eye-to-hand 安裝方相機(jī)用于識別定位黃瓜，eye-in-hand 的安裝方式的相機(jī)可以產(chǎn)生末端 3D 圖片最終定位。該機(jī)器人在溫室環(huán)境中可以達(dá)到 95%的黃瓜識別成功率和 80%的成功率，平均每個機(jī)器人單次采摘時間大約為 45s，整機(jī)效率不高。

圖 1.1 黃瓜采摘機(jī)器人 圖 1.2 蘋果采摘機(jī)器人Fig.1.1 Cucumber picking robot Fig.1.2 Apple picking robot2006 年 Baeten[8]等人研發(fā)一款蘋果采摘機(jī)器人，采用拖拉機(jī)牽引、6 自由度機(jī)械臂和內(nèi)置攝像頭的柔性末端執(zhí)行器。拖拉機(jī)負(fù)責(zé)為采摘機(jī)械臂提供電源動力和場地轉(zhuǎn)移能力，末端攝像機(jī)用于識別蘋果，柔性抓取器防止采摘過程中的機(jī)械損傷缺點(diǎn)在于，整機(jī)所占空間過大，作業(yè)范圍有限，適用于矮小的蘋果樹種采摘任務(wù)。2016 年東京大學(xué)的 YAGUCHI[9]等設(shè)計了一種自主番茄收獲機(jī)器人。該機(jī)器人配備了雙目立體視覺系統(tǒng)，利用全方位麥克納姆輪底盤、6 自由度機(jī)械臂和夾持旋扭式末端執(zhí)行器完成采摘場地轉(zhuǎn)移和目標(biāo)抓取，可以實(shí)現(xiàn)從番茄果簇和番茄樹上收獲番茄，收獲速度約為 80s/果，成功率約為 60%。在半室外實(shí)際農(nóng)場環(huán)境中，驗(yàn)證了其在陽光直射條件下的有效性和魯棒性，并進(jìn)一步將機(jī)器人收獲速度提高至

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]葡萄采摘4-DOF機(jī)械臂設(shè)計與虛擬樣機(jī)仿真[J]. 杜金財,尹建軍,賀坤,余成超.  農(nóng)機(jī)化研究. 2019(08)
[2]葡萄采摘機(jī)器人研究進(jìn)展與展望[J]. 許睿,趙明富,張利偉.  河南科技學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版). 2018(04)
[3]自然場景下葡萄定位方法的研究[J]. 胡洋洋,馬本學(xué),李小霞.  新疆農(nóng)機(jī)化. 2018(04)
[4]輪式AGV沿葡萄園壟道行駛避障導(dǎo)航算法與模擬試驗(yàn)[J]. 謝永良,尹建軍,余承超,賀坤,胡旭東,李仁旺.  農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報. 2018(07)
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[7]抓持-旋切式欠驅(qū)動雙指手葡萄采摘裝置設(shè)計與試驗(yàn)[J]. 尹建軍,陳永河,賀坤,劉繼展.  農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報. 2017(11)
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[9]非結(jié)構(gòu)環(huán)境中擾動葡萄采摘點(diǎn)的視覺定位技術(shù)[J]. 熊俊濤,何志良,湯林越,林睿,劉振.  農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報. 2017(04)
[10]基于機(jī)器視覺的葡萄采摘點(diǎn)三維空間定位系統(tǒng)的研究[J]. 宋西平,李國琴,羅陸鋒.  江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué). 2016(07)

博士論文
[1]設(shè)施農(nóng)業(yè)用輪式AGV系統(tǒng)集成設(shè)計與避障導(dǎo)航技術(shù)研究[D]. 謝永良.浙江理工大學(xué) 2018
[2]智能移動式水果采摘機(jī)器人系統(tǒng)的研究[D]. 顧寶興.南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 2012
[3]機(jī)器視覺技術(shù)在果園自動化中的應(yīng)用研究[D]. 王輝.中國農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究院 2011

碩士論文
[1]基于航姿與磁導(dǎo)航傳感器融合的四輪轉(zhuǎn)向AGV路徑跟蹤研究[D]. 賀坤.江蘇大學(xué) 2018
[2]基于雙目立體視覺三維重建方法的研究[D]. 梁偉濤.哈爾濱理工大學(xué) 2014



本文編號：3300009