發(fā)布時間：2020-05-16 22:34

【摘要】：20世紀末隨著人工智能化向農(nóng)業(yè)領域的快速滲透,各國均開始對農(nóng)業(yè)機器人技術進行研究。我國在20世紀90年代也開始了對農(nóng)業(yè)機器人技術的研究,至今取得了很好的成果。但是由于以下幾方面的原因：農(nóng)業(yè)機器人的部分關鍵技術還需要進一步研究與完善；農(nóng)業(yè)機器人成本及其維修成本較高,導致這項技術至今都沒有在農(nóng)業(yè)領域中得到很好的應用。隨著我國城鎮(zhèn)化與人口老齡化的趨勢逐漸加劇,我國從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的人口在逐漸減少,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本提高進而導致農(nóng)產(chǎn)品價格上漲,因此研發(fā)出一種低成本,適用性強,多功能的自主作業(yè)農(nóng)業(yè)機器人就顯得尤其重要。本文主要的研究內(nèi)容有：通過設計一套可以用于農(nóng)業(yè)機器人的多功能自主作業(yè)系統(tǒng)(包括對作物的噴灑作業(yè)、對雜草噴灑除草劑作業(yè)、對雜草進行機械除草作業(yè)),將其搭載在農(nóng)業(yè)機器人上進而設計出一種具有多種自主作業(yè)功能的農(nóng)業(yè)機器人,一方面可以完善農(nóng)業(yè)機器人的功能,促進其發(fā)展與應用；另一方面還可以通過對雜草和作物的精確定位的噴灑作業(yè)和機械除草作業(yè),可以大幅節(jié)約化學農(nóng)藥的使用以及減少大量使用化學農(nóng)藥所帶來的污染問題。1.農(nóng)業(yè)機器人自主作業(yè)系統(tǒng)的總體方案設計。該自主作業(yè)的農(nóng)業(yè)機器人主要通過機器視覺技術來進行導航和自主作業(yè),本文將重點研究自主作業(yè)系統(tǒng),確定出各部分的設計目標與布局安排,對其系統(tǒng)的工作原理進行重點講述。2.作業(yè)工具裝置系統(tǒng)的設計。本文根據(jù)農(nóng)業(yè)機器人作業(yè)對象的特點以及作業(yè)方式進行作業(yè)裝置的設計工作,主要可以分為噴灑模塊和機械除草模塊。此外還對作業(yè)工具載體也進行了設計,采用X-Z平臺作為作業(yè)工具的載體。3.圖像處理算法研究。主要講述如何利用機器視覺系統(tǒng)來對雜草與作物進行的識別。利用伸長度等形態(tài)特征參數(shù)完成對青菜作物和雜草的分離識別,并且對該算法進行了詳細的論述以及實驗驗證,最后計算出作物和雜草的坐標位置信息。4.控制系統(tǒng)設計。將上位機對作業(yè)目標計算出的坐標信息通過串口通信傳輸給單片機,通過單片機的相應控制程序控制步進電機和農(nóng)業(yè)機器人的運動,從而帶動我們的作業(yè)工具到達指定的目標位置,然后通過繼電器和電磁閥的通斷來控制作業(yè)電機來完成相應的作業(yè)工作,工作完成后控制步進電機帶動作業(yè)工具按原路返回到中心點位置。5.試驗及結果分析。在停車模式和不停車模式且農(nóng)業(yè)機器人的速度為0.1-0.5m/s的情況下,分別進行5組對作物的噴灑作業(yè)、對雜草的噴灑除草劑作業(yè)和對雜草的機械除草作業(yè)的試驗,對作業(yè)準確率和作業(yè)時間做了詳細的統(tǒng)計與分析,最后得出對作物的噴灑作業(yè)、對雜草的噴灑除草劑作業(yè)和對雜草的機械除草作業(yè)這三種作業(yè)中作業(yè)效果最好的作業(yè)模式與作業(yè)速度。
【學位授予單位】：南京農(nóng)業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：S22;TP242

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