本文主要研究獼猴桃采摘機(jī)器人的視覺導(dǎo)航路徑生成方法,以陜西眉縣獼猴桃試驗(yàn)站的獼猴桃果園為研究對像,對棚架式栽培模式的獼猴桃果園及獼猴桃采摘機(jī)器人可行駛區(qū)域的作業(yè)路徑進(jìn)行分析,最終決定采用單目視覺的導(dǎo)航方式。利用CCD彩色相機(jī)采集獼猴桃果園圖像,利用MATLABR2012a對圖像信息進(jìn)行處理并提取出導(dǎo)航路徑信息,通過相機(jī)的標(biāo)定及視覺導(dǎo)航路徑信息求解獼猴桃采摘機(jī)器人的相對位姿參數(shù)。本文提出了一種適用于棚架式栽培模式的獼猴桃采摘機(jī)器人的導(dǎo)航路徑生成算法,在實(shí)驗(yàn)室的獼猴桃采摘機(jī)器人平臺(tái)上進(jìn)行了算法驗(yàn)證試驗(yàn)。本文的主要研究內(nèi)容和成果如下:1、提出了一種基于機(jī)器視覺的獼猴桃采摘機(jī)器人導(dǎo)航方法:結(jié)合獼猴桃果園的栽培模式,提出獼猴桃采摘機(jī)器人間歇式作業(yè)行走方案;通過調(diào)查研究得出,果園行寬4m,株間距3m,獼猴桃果樹平均高度1.8m。根據(jù)獼猴桃果實(shí)生長位置的分布情況,規(guī)劃出的獼猴桃采摘機(jī)器人行駛的最優(yōu)路徑是沿著獼猴桃果樹行的邊緣行走,利用單目視覺系統(tǒng)采集樹行的邊界信息,構(gòu)建獼猴桃采摘機(jī)器人導(dǎo)航視覺模型。相機(jī)安裝高度為1.2m,向下俯視15°。采集的圖像經(jīng)過處理后,利用最小二乘法擬合成樹行邊界直線,獲得獼... 

【文章來源】：西北農(nóng)林科技大學(xué)陜西省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：83 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 研究現(xiàn)狀
        1.2.1 農(nóng)業(yè)機(jī)械導(dǎo)航方式現(xiàn)狀
        1.2.2 視覺導(dǎo)航在農(nóng)業(yè)機(jī)器人中的研究現(xiàn)狀
    1.3 研究意義、目標(biāo)、內(nèi)容及技術(shù)路線
        1.3.1 研究意義
        1.3.2 研究目標(biāo)
        1.3.3 主要研究內(nèi)容
        1.3.4 技術(shù)路線
第二章 視覺導(dǎo)航路徑生成方法的設(shè)計(jì)與相機(jī)標(biāo)定
    2.1 視覺導(dǎo)航路徑生成方法設(shè)計(jì)流程
        2.1.1 獼猴桃采摘機(jī)器人行走方案的分析設(shè)計(jì)
    2.2 視覺導(dǎo)航路徑生成系統(tǒng)設(shè)計(jì)
        2.2.1 視覺導(dǎo)航路徑生成系統(tǒng)硬件介紹
        2.2.2 獼猴桃采摘機(jī)器人圖像采集平臺(tái)搭建
    2.3 相機(jī)標(biāo)定研究
        2.3.1 像機(jī)成像模型
        2.3.2 相機(jī)參數(shù)的標(biāo)定
    2.4 導(dǎo)航相機(jī)的標(biāo)定實(shí)驗(yàn)方法
        2.4.1 標(biāo)定準(zhǔn)備
        2.4.2 攝像機(jī)的安裝及部分參數(shù)的確定
        2.4.3 標(biāo)定步驟
        2.4.4 標(biāo)定試驗(yàn)及結(jié)果
    2.5 本章小結(jié)
第三章 獼猴桃果園圖像預(yù)處理與圖像分割
    3.1 圖像處理
        3.1.1 色彩模型的選擇
        3.1.2 獼猴桃果園圖像處理
    3.2 圖像增強(qiáng)
        3.2.1 巴特沃斯濾波器
        3.2.2 同態(tài)濾波器
        3.2.3 獼猴桃果園圖像濾波處理
    3.3 圖像分割方法
        3.3.1 閾值分割
        3.3.2 基于區(qū)域的圖像分割
    3.4 獼猴桃果園圖像分割
        3.4.1 以獼猴桃果園行壟為目標(biāo)的圖像分割
        3.4.2 以獼猴桃樹干為目標(biāo)的圖像分割
            3.4.2.1 果園環(huán)境的總體特征的分析
            3.4.2.2 種子點(diǎn)選取
            3.4.2.3 生長準(zhǔn)則
            3.4.2.4 獼猴桃果園圖像實(shí)驗(yàn)與分析
    3.5 本章小結(jié)
第四章 獼猴桃果園特征目標(biāo)的提取與導(dǎo)航路徑的生成
    4.1 導(dǎo)航基準(zhǔn)線的生成
        4.1.1 以獼猴桃果園行壟為目標(biāo)的連續(xù)邊緣提取
        4.1.2 以獼猴桃樹干為目標(biāo)的非連續(xù)特征目標(biāo)點(diǎn)提取
    4.2 導(dǎo)航路徑生成
        4.2.1 Hough變換與直線檢測
        4.2.2 最小二乘法擬合導(dǎo)航路徑
            4.2.2.1 以獼猴桃果園行壟為目標(biāo)的最小二乘法擬合的導(dǎo)航路徑
            4.2.2.2 以獼猴桃樹干為目標(biāo)最小二乘法擬合導(dǎo)航路徑
        4.2.3 試驗(yàn)結(jié)果與分析
    4.3 獼猴桃采摘機(jī)器人導(dǎo)航參數(shù)的獲取
        4.3.1 導(dǎo)航參數(shù)的選擇與求取方法
        4.3.2 導(dǎo)航參數(shù)的最終獲取
    4.4 反饋控制的導(dǎo)航參數(shù)提取
    4.5 導(dǎo)航參數(shù)靜態(tài)測試
    4.6 本章小結(jié)
第五章 運(yùn)動(dòng)控制方法的研究與驗(yàn)證試驗(yàn)
    5.1 運(yùn)動(dòng)控制方法
        5.1.1 導(dǎo)航點(diǎn)的控制方法
        5.1.2 控制系統(tǒng)的導(dǎo)航參數(shù)選取
        5.1.3 建立運(yùn)動(dòng)學(xué)模型
    5.2 輪轂電機(jī)的性能分析
    5.3 系統(tǒng)控制器的設(shè)計(jì)
        5.3.1 模糊控制器的設(shè)計(jì)
        5.3.2 模糊控制器規(guī)則
    5.4 導(dǎo)航試驗(yàn)
    5.5 本章小結(jié)
第六章 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)
    6.3 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
作者簡介


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于視覺導(dǎo)航和RBF的移動(dòng)采摘機(jī)器人路徑規(guī)劃研究[J]. 崔維,丁玲.  農(nóng)機(jī)化研究. 2016(11)
[2]獼猴桃機(jī)械化生產(chǎn)技術(shù)[J]. 張鵬博,段眉會(huì),李隨安,何新陽.  西北園藝(果樹). 2016(05)
[3]農(nóng)田視覺導(dǎo)航基準(zhǔn)線的識(shí)別與提取方法研究[J]. 喬智利,崔彥平,鄒新光.  農(nóng)機(jī)化研究. 2016(07)
[4]農(nóng)業(yè)車輛視覺導(dǎo)航控制系統(tǒng)[J]. 沈文龍,薛金林,汪東明,黃銀花,劉朋.  中國農(nóng)機(jī)化學(xué)報(bào). 2016(06)
[5]基于SURF-BRISK的目標(biāo)識(shí)別匹配與定位方法研究[J]. 惠記莊,羅麗,楊永奎,劉瓊.  長安大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2016(03)
[6]農(nóng)業(yè)機(jī)械視覺導(dǎo)航研究現(xiàn)狀及分析[J]. 張豪,郭輝,韓長杰,趙曉偉.  安徽農(nóng)業(yè)科學(xué). 2015(13)
[7]農(nóng)業(yè)機(jī)械視覺導(dǎo)航基準(zhǔn)線識(shí)別研究進(jìn)展[J]. 劉陽,高國琴.  農(nóng)機(jī)化研究. 2015(05)
[8]農(nóng)業(yè)機(jī)械導(dǎo)航技術(shù)發(fā)展分析[J]. 姬長英,周俊.  農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào). 2014(09)
[9]基于激光雷達(dá)的農(nóng)業(yè)機(jī)器人導(dǎo)航控制研究[J]. 薛金林,張順順.  農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào). 2014(09)
[10]基于強(qiáng)化學(xué)習(xí)的農(nóng)業(yè)移動(dòng)機(jī)器人視覺導(dǎo)航[J]. 周俊,陳欽,梁泉.  農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào). 2014(02)

博士論文
[1]基于圖像的結(jié)露與結(jié)霜現(xiàn)象自動(dòng)化檢測技術(shù)研究[D]. 朱磊.華中科技大學(xué) 2015

碩士論文
[1]基于組合信息的果園移動(dòng)機(jī)器人檢測系統(tǒng)研究[D]. 聶森.西北農(nóng)林科技大學(xué) 2016
[2]獼猴桃采摘機(jī)器人移動(dòng)平臺(tái)的設(shè)計(jì)與仿真[D]. 陳子嘯.西北農(nóng)林科技大學(xué) 2016
[3]農(nóng)業(yè)機(jī)器人試驗(yàn)平臺(tái)視覺導(dǎo)航系統(tǒng)的研究與開發(fā)[D]. 李偉.西北農(nóng)林科技大學(xué) 2015
[4]輪式移動(dòng)機(jī)器人建模與運(yùn)動(dòng)控制策略研究[D]. 鄧哲宇.浙江大學(xué) 2015
[5]基于GPS和慣性導(dǎo)航的果園機(jī)械導(dǎo)航系統(tǒng)研究[D]. 魏少東.西北農(nóng)林科技大學(xué) 2013
[6]數(shù)碼相機(jī)標(biāo)定及相關(guān)技術(shù)的研究[D]. 劉金鳳.重慶大學(xué) 2010
[7]特征點(diǎn)距離及平面約束的研拋機(jī)器人四自由度單目視覺定位系統(tǒng)[D]. 嚴(yán)海綱.吉林大學(xué) 2009
[8]基于機(jī)器視覺的農(nóng)林環(huán)境導(dǎo)航路徑生成算法研究[D]. 吳佳藝.浙江工業(yè)大學(xué) 2009
[9]輪式差速移動(dòng)機(jī)器人軌跡跟蹤控制方法[D]. 李景運(yùn).天津大學(xué) 2008



本文編號(hào)：3160575