研發(fā)采摘機器人輔助或代替人工采摘,是解決鮮食果蔬人力采摘勞動強度大、效率低以及成本高等客觀問題的重要途徑,也是智能農機領域的研究熱點。我國是鮮食草莓的種植和消費大國,其相對規(guī)范的栽培模式和作業(yè)環(huán)境,為自動化采摘提供了有利條件。草莓果實姿態(tài)各異、果柄纖細,采用遠景圖像信息難以解決準確識別定位采摘切割點的問題,本文研究了遠-近景組合定位方法和裝置,對末端執(zhí)行器和采摘視覺定位系統(tǒng)做了創(chuàng)新性設計和應用研究,主要完成的工作及結論如下:（1）為了在草莓采摘和收集過程中減少對草莓果實和植株造成傷害,設計了一種單驅雙夾式草莓采摘末端執(zhí)行器,該末端執(zhí)行器以氣缸為動力源,采用只對果柄進行剪斷并夾持的方式,通過對高架栽培的“圣誕紅”品種草莓果實以及果柄的力學參數的試驗研究,獲得末端執(zhí)行器的設計參數,并加工試制出樣機一臺,該末端執(zhí)行器結構簡單,尺寸小巧。（2）為了提高草莓采摘的定位精度,提出了一種草莓采摘的遠-近景組合定位方法,搭建了草莓采摘機器人視覺定位系統(tǒng),該系統(tǒng)包括一次遠景定位雙目視覺系統(tǒng)和二次近景微調視覺系統(tǒng),在此基礎上,結合高架栽培草莓的實際種植環(huán)境,分別完成了雙目視覺系統(tǒng)和近景微調視覺系統(tǒng)的結構參... 

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

【文章頁數】：67 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景和意義
    1.2 國內外研究現狀
        1.2.1 采摘機器人研究應用進展
        1.2.2 采摘末端執(zhí)行器研究進展
        1.2.3 采摘目標視覺定位技術研究
    1.3 研究內容和技術路線
        1.3.1 研究內容
        1.3.2 技術路線
第二章 草莓采摘末端執(zhí)行器設計
    2.1 末端執(zhí)行器總體方案設計
        2.1.1 草莓采摘末端執(zhí)行器要求
        2.1.2 末端執(zhí)行器方案選擇
        2.1.3 虛擬樣機模型
    2.2 草莓采摘物理特性參數測量
        2.2.1 果實生長狀態(tài)分析
        2.2.2 果實形態(tài)參數測量
        2.2.3 果柄力學參數測量
    2.3 末端執(zhí)行器設計
        2.3.1 夾持行程分析
        2.3.2 驅動部件參數設計
        2.3.3 果柄夾持力學分析
    2.4 設計參數校核
        2.4.1 剪切校核
        2.4.2 夾持校核
    2.5 本章小結
第三章 遠-近景組合定位系統(tǒng)搭建
    3.1 工況環(huán)境及視覺定位過程
        3.1.1 溫室草莓栽培環(huán)境
        3.1.2 視覺系統(tǒng)構成及工作過程
    3.2 遠景雙目視覺系統(tǒng)搭建
        3.2.1 攝像機和鏡頭選型
        3.2.2 視場區(qū)域和作業(yè)空間規(guī)劃
        3.2.3 雙目視覺工作原理
    3.3 近景微調視覺系統(tǒng)搭建
        3.3.1 攝像機的選型
        3.3.2 近景視覺系統(tǒng)集成
    3.4 本章小結
第四章 遠-近景組合定位方法研究
    4.1 雙目視覺系統(tǒng)標定
        4.1.1 雙目視覺系統(tǒng)介紹
        4.1.2 攝像機內部參數標定
        4.1.3 雙目視覺結構參數標定
    4.2 眼手坐標轉化標定
        4.2.1 遠景攝像機坐標轉化標定
        4.2.2 近景攝像機坐標轉化標定
    4.3 采摘切割點坐標計算
        4.3.1 采摘點的圖像識別
        4.3.2 采摘點的坐標計算
    4.4 近景補償定位控制
    4.5 本章小結
第五章 視覺系統(tǒng)試驗與分析
    5.1 草莓采摘試驗樣機介紹
        5.1.1 草莓采摘樣機整體結構
        5.1.2 草莓采摘樣機工作原理
    5.2 遠-近景組合定位試驗
        5.2.1 定位精度試驗
        5.2.2 定位精度評價試驗
        5.2.3 重復定位精度試驗
    5.3 采摘末端執(zhí)行器評價試驗
        5.3.1 末端執(zhí)行器容差性試驗
        5.3.2 末端執(zhí)行器采摘試驗
    5.4 本章小結
第六章 結論與展望
    6.1 結論
    6.2 創(chuàng)新點
    6.3 展望
參考文獻
致謝
作者簡介


【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于光度立體視覺的蔬菜秧苗葉片形態(tài)測量方法[J]. 馮青春,陳建,李翠玲,范鵬飛,王秀.  農業(yè)機械學報. 2018(05)
[2]夾剪一體的荔枝采摘末端執(zhí)行器設計與性能試驗[J]. 陳燕,蔣志林,李嘉威,王佳盛,劉威威,鄒湘軍.  農業(yè)機械學報. 2018(01)
[3]中國農業(yè)信息技術發(fā)展回顧及展望[J]. 趙春江,楊信廷,李斌,李明,閆華.  農學學報. 2018(01)
[4]高架草莓采摘機器人系統(tǒng)研究[J]. 李長勇,房愛青,譚紅,陳雪麗.  機械設計與制造. 2017(06)
[5]高叢藍莓采摘機采摘系統(tǒng)設計與試驗[J]. 耿雷,郭艷玲,王海濱.  農業(yè)機械學報. 2016(03)
[6]基于視覺伺服的草莓采摘機器人果實定位方法[J]. 王糧局,張立博,段運紅,張鐵中.  農業(yè)工程學報. 2015(22)
[7]草莓采摘末端執(zhí)行器摘取接觸力控制仿真[J]. 張建寶,王家忠,李娜.  江蘇農業(yè)科學. 2015(10)
[8]基于視覺伺服的櫻桃番茄果串對靶測量方法[J]. 馮青春,趙春江,王曉楠,王秀,貢亮,劉成良.  農業(yè)工程學報. 2015(16)
[9]一種剛柔混聯欠驅動草莓采摘機械手設計[J]. 李娜,王家忠,張建寶,姜海勇,劉江濤.  河北農業(yè)大學學報. 2015(01)
[10]機器人在溫室中的應用研究[J]. 趙洲,朱新華,何穎,賀歡歡,鄭豪,汪鑫,安冬潔.  農機化研究. 2015(01)

博士論文
[1]智能移動式水果采摘機器人系統(tǒng)的研究[D]. 顧寶興.南京農業(yè)大學 2012
[2]機器視覺技術在果園自動化中的應用研究[D]. 王輝.中國農業(yè)機械化科學研究院 2011
[3]番茄收獲機械手機構分析與優(yōu)化設計研究[D]. 梁喜鳳.浙江大學 2004

碩士論文
[1]移動機器人開鎖作業(yè)的視覺定位與末端執(zhí)行器設計[D]. 徐旭.哈爾濱工業(yè)大學 2017
[2]蘋果采摘機器人末端執(zhí)行器無損主動抓取技術研究[D]. 唐偉.江蘇大學 2017
[3]柑橘采摘機器人末端執(zhí)行器設計與研究[D]. 付舜.重慶理工大學 2017
[4]基于雙目立體視覺的水果識別與定位的研究[D]. 宋西平.天津職業(yè)技術師范大學 2016
[5]一種多用途采摘機器人末端執(zhí)行器的設計與研究[D]. 居洪玲.南京農業(yè)大學 2010
[6]雙目立體視覺中圖像匹配算法的研究[D]. 王月梅.西安電子科技大學 2009
[7]攝像機標定及相關技術研究[D]. 鄒鳳嬌.四川大學 2005
[8]草莓收獲機器人采摘系統(tǒng)研究[D]. 陳利兵.中國農業(yè)大學 2005



本文編號：3515835