本文選題：籠養(yǎng)蛋雞　切入點(diǎn)：機(jī)器人　出處：《中國農(nóng)業(yè)大學(xué)》2016年博士論文

【摘要】：目前,國內(nèi)在蛋雞養(yǎng)殖設(shè)備以及相關(guān)環(huán)境調(diào)控技術(shù)已取得了一些成果,但在籠養(yǎng)蛋雞病死健康行為識別方面仍采用人工作業(yè)方式,工作人員作業(yè)效率低、勞動強(qiáng)度大、不利于身體健康；且病死雞無法快速、有效識別對畜禽舍的防疫和雞只的健康十分不利,從畜牧業(yè)面向集約化、規(guī)模化角度審視,其會制約蛋雞養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展,因此,推行蛋雞健康行為識別自動化是蛋雞養(yǎng)殖過程中一個亟待解決的問題。由于蛋雞養(yǎng)殖環(huán)境的復(fù)雜性和蛋雞的生長特性,國內(nèi)外學(xué)者針對此問題進(jìn)行了相應(yīng)的視覺識別方面研究,但目前國內(nèi)還沒有將視覺識別技術(shù)應(yīng)用到監(jiān)測機(jī)器人中以實(shí)現(xiàn)蛋雞健康行為識別自動化。本課題以階梯式蛋雞籠養(yǎng)模式下的雞只為研究對象,對籠養(yǎng)蛋雞健康行為監(jiān)測機(jī)器人及其關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了深入研究,取得了如下研究成果：(1)在分析我國蛋雞養(yǎng)殖模式的基礎(chǔ)上,提出了一種適合機(jī)器人自動化監(jiān)測蛋雞健康行為的養(yǎng)殖模式。(2)獨(dú)立研制了蛋雞健康行為監(jiān)測機(jī)器人本體結(jié)構(gòu)。從機(jī)器人的基本結(jié)構(gòu)、動力類型、具體的驅(qū)動元件等方面進(jìn)行了系統(tǒng)的對比分析和選擇,設(shè)計(jì)了運(yùn)動靈活、控制精度較高的3自由度圓柱坐標(biāo)形式的監(jiān)測機(jī)器人。其中行走機(jī)構(gòu)為輪式,并通過連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)機(jī)器人整體轉(zhuǎn)動,驅(qū)動方式采用步進(jìn)電動機(jī)配合絲杠傳動裝置,可進(jìn)行立體作業(yè),設(shè)計(jì)了末端執(zhí)行器。整個機(jī)械機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,可適用于不同養(yǎng)殖模式。(3)搭建機(jī)器人視覺系統(tǒng)的硬件平臺和軟件平臺。對視覺系統(tǒng)中的底層圖像處理進(jìn)行理論研究,提出了一種基于L*a*b*顏色空間的b*分量的圖像分割方法。引入直方圖均衡化技術(shù)和3×3鄰域中值濾波方法來提高圖片質(zhì)量,把最大類間方差法和腐蝕及膨脹運(yùn)算相結(jié)合,來實(shí)現(xiàn)圖像目標(biāo)分割及噪聲去除處理,再通過定義感興趣區(qū)域去除一些影響目標(biāo)物數(shù)目判斷的連通域,最后以連通區(qū)域標(biāo)定對目標(biāo)個數(shù)進(jìn)行判斷。對視覺識別算法進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證,結(jié)果表明此種算法的分割成功率為90%。(4)搭建了機(jī)器人控制系統(tǒng)的硬件平臺和軟件平臺。硬件平臺包括基于PC機(jī)的上位機(jī)控制器和基于單片機(jī)主板PIC16F877A的下位機(jī)控制器。在搭建的控制系統(tǒng)硬件平臺上,開發(fā)了相應(yīng)的應(yīng)用程序,以上位機(jī)控制器為控制中心,基于Windows平臺設(shè)計(jì)的人機(jī)交互界面來實(shí)現(xiàn)圖像的采集、處理、目標(biāo)位置的判斷,并實(shí)時與下位機(jī)進(jìn)行通信。下位機(jī)控制器主要實(shí)現(xiàn)機(jī)器人各軸的運(yùn)動控制。對機(jī)器人進(jìn)行運(yùn)動學(xué)分析,通過D-H參數(shù)法得到機(jī)器人圖像傳感器的運(yùn)動學(xué)方程。(5)對機(jī)械本體的控制精度和機(jī)器人視覺識別系統(tǒng)性能進(jìn)行測試。通過試驗(yàn)來驗(yàn)證編寫程序的目標(biāo)識別與定位算法的準(zhǔn)確性和實(shí)時性,測試和分析機(jī)器人的運(yùn)動定位精度及識別成功率。試驗(yàn)中機(jī)器人整個系統(tǒng)的定位精度和重復(fù)定位精度都16mm之內(nèi),視覺識別的成功率達(dá)到87.5%,機(jī)器人控制系統(tǒng)穩(wěn)定可靠；基于本研究的視覺識別算法可以有效的移植到機(jī)器人上,使得蛋雞健康行為監(jiān)測機(jī)器人有很大的應(yīng)用發(fā)展空間。
[Abstract]:At present , some achievements have been made in the breeding equipment of laying hen and related environmental regulation technology in China , but manual operation mode is still adopted in the identification of the disease and death health behavior of the laying hen , the working efficiency of the staff is low , the labor intensity is large , and the health is not beneficial ;
In this paper , a kind of monitoring robot with three - degree - of - freedom cylindrical coordinates is designed , which is based on the basic structure , the power type and the specific driving element of the robot . ( 5 ) The control accuracy of the mechanical body and the performance of the robot vision recognition system are tested . The accuracy and the real - time performance of the target recognition and positioning algorithm of the writing program are verified by experiments . The accuracy and the recognition success rate of the robot are tested and analyzed . The positioning accuracy and the repeated positioning accuracy of the robot in the test are all 16 mm , the success rate of the visual recognition reaches 87.5 % , and the robot control system is stable and reliable ;
The visual recognition algorithm based on the study can be transplanted to the robot effectively , so that the laying hen ' s health behavior monitoring robot has great application development space .

【學(xué)位授予單位】：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：S831;S818.9

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本文編號：1695029