機(jī)器人在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用資料PPT課件

1、農(nóng)業(yè)機(jī)器人農(nóng)業(yè)機(jī)器人農(nóng)業(yè)機(jī)器人是機(jī)器人在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的運(yùn)用，是一農(nóng)業(yè)機(jī)器人是機(jī)器人在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的運(yùn)用，是一種可由不同程序軟件控制種可由不同程序軟件控制,以適應(yīng)各種作業(yè)以適應(yīng)各種作業(yè),能感覺(jué)能感覺(jué)并適應(yīng)作物種類(lèi)或環(huán)境變化并適應(yīng)作物種類(lèi)或環(huán)境變化,有檢測(cè)有檢測(cè)(如視覺(jué)等如視覺(jué)等)和演和演算等人工智能的新一代無(wú)人自動(dòng)操作機(jī)械。區(qū)別算等人工智能的新一代無(wú)人自動(dòng)操作機(jī)械。區(qū)別于工業(yè)機(jī)器人，是一種新型多功能農(nóng)業(yè)機(jī)械。農(nóng)于工業(yè)機(jī)器人，是一種新型多功能農(nóng)業(yè)機(jī)械。農(nóng)業(yè)機(jī)器人的廣泛應(yīng)用，改變了傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)勞動(dòng)方業(yè)機(jī)器人的廣泛應(yīng)用，改變了傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)勞動(dòng)方式降低了農(nóng)民的勞動(dòng)力，促進(jìn)了現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展。式降低了農(nóng)民的勞動(dòng)力，

2、促進(jìn)了現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展。第1頁(yè)/共17頁(yè)農(nóng)業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用現(xiàn)狀農(nóng)業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用現(xiàn)狀 第2頁(yè)/共17頁(yè)農(nóng)業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用現(xiàn)狀農(nóng)業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用現(xiàn)狀禾苗種植機(jī)器人禾苗種植機(jī)器人盆栽種植機(jī)器人盆栽種植機(jī)器人植草機(jī)器人植草機(jī)器人葡萄藤種植機(jī)器人葡萄藤種植機(jī)器人植樹(shù)機(jī)器人植樹(shù)機(jī)器人第3頁(yè)/共17頁(yè)農(nóng)業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用現(xiàn)狀農(nóng)業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用現(xiàn)狀授粉機(jī)器人授粉機(jī)器人擠奶機(jī)器人擠奶機(jī)器人施肥機(jī)器人施肥機(jī)器人除草機(jī)器人除草機(jī)器人石榴采摘機(jī)器人石榴采摘機(jī)器人第4頁(yè)/共17頁(yè)農(nóng)業(yè)機(jī)器人的研究現(xiàn)狀農(nóng)業(yè)機(jī)器人的研究現(xiàn)狀國(guó)外研究現(xiàn)狀國(guó)外研究現(xiàn)狀 由于經(jīng)濟(jì)上和技術(shù)上的特殊性，機(jī)器人在農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用相對(duì)比較滯后。自2020世紀(jì)8080年代

3、起，以日本為代表的發(fā)達(dá)國(guó)家開(kāi)始研制農(nóng)業(yè)機(jī)器人。20112011年，日本農(nóng)研機(jī)構(gòu)和涉谷精機(jī)聯(lián)合研制了草莓采摘機(jī)器人。該機(jī)器人由CCD CCD 攝像頭、LED LED 照明燈、采果手以及機(jī)械臂構(gòu)成。首先利用CCDCCD攝像頭測(cè)量草莓的位置和成熟情況，然后利用安裝在機(jī)械臂頂端具備根據(jù)果梗的傾斜度調(diào)整角度功能的采果手采摘草莓。以采摘機(jī)器人為代表的農(nóng)業(yè)機(jī)器人可以提高生產(chǎn)效率，減輕農(nóng)民的負(fù)擔(dān)，在未來(lái)將會(huì)有較大的發(fā)展空間。草莓采摘機(jī)器人草莓采摘機(jī)器人第5頁(yè)/共17頁(yè)農(nóng)業(yè)機(jī)器人的研究現(xiàn)狀農(nóng)業(yè)機(jī)器人的研究現(xiàn)狀國(guó)外研究現(xiàn)狀國(guó)外研究現(xiàn)狀 最近，北歐科學(xué)家研發(fā)出了可用于除草的農(nóng)業(yè)機(jī)器人，不但減少農(nóng)民的勞動(dòng)，而且還最大

4、程度上減少化學(xué)除草劑的用量。該除草機(jī)器人由鋰電池提供動(dòng)力，外形跟普通農(nóng)機(jī)很像。機(jī)器人通過(guò)高清攝像頭來(lái)掃描農(nóng)田情況，通過(guò)多種不同的描述參數(shù)來(lái)識(shí)別雜草的高矮等外部特征，并通過(guò)全球定位系統(tǒng)來(lái)定位雜草的位置。但雜草和莊稼的區(qū)分率并不是特別理想，還需要更多的研究。除草機(jī)器人除草機(jī)器人第6頁(yè)/共17頁(yè)農(nóng)業(yè)機(jī)器人的研究現(xiàn)狀農(nóng)業(yè)機(jī)器人的研究現(xiàn)狀國(guó)外研究現(xiàn)狀國(guó)外研究現(xiàn)狀 韓國(guó)科學(xué)家研發(fā)的蘋(píng)果采摘機(jī)器人具有4 4個(gè)自由度的機(jī)械手，其中3 3個(gè)為旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)與1 1個(gè)移動(dòng)機(jī)構(gòu)，具有3m3m的工作空間。末端采用3 3指夾持器，為避免損傷蘋(píng)果，采摘機(jī)器人同時(shí)配有壓力傳感器。利用CCDCCD攝像頭與光電傳感器識(shí)別蘋(píng)果，并在執(zhí)

5、行器下方安裝收集袋，減少了蘋(píng)果摘取存放的時(shí)間，加快了采摘速度。該采摘機(jī)器人對(duì)蘋(píng)果識(shí)別的準(zhǔn)確率達(dá)到83%83%，正常工作情況下采摘速度為6 6個(gè)/s/s。蘋(píng)果采摘機(jī)器人蘋(píng)果采摘機(jī)器人第7頁(yè)/共17頁(yè)農(nóng)業(yè)機(jī)器人的研究現(xiàn)狀農(nóng)業(yè)機(jī)器人的研究現(xiàn)狀國(guó)外研究現(xiàn)狀國(guó)外研究現(xiàn)狀 英國(guó)科學(xué)家成功研制出能夠測(cè)量蘑菇位置、大小，并進(jìn)行修剪的蘑菇采摘機(jī)器人。該機(jī)器人具有2 2個(gè)氣動(dòng)機(jī)構(gòu)與1 1個(gè)電機(jī)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)組成了其機(jī)械手; ; 為了避免蘑菇損傷，夾持器帶有軟墊; ; 機(jī)器人由CCDCCD攝像頭作為圖像傳感器，用來(lái)確定蘑菇的大小及位置。該采摘機(jī)器人的采摘速度為6 - 7 6 - 7 個(gè)/s/s，而識(shí)別準(zhǔn)確度為73%73%

6、，通過(guò)圖像信息來(lái)調(diào)整機(jī)械手姿態(tài)是提高采摘成功率的關(guān)鍵。蘑菇采摘機(jī)器人蘑菇采摘機(jī)器人第8頁(yè)/共17頁(yè)農(nóng)業(yè)機(jī)器人的研究現(xiàn)狀農(nóng)業(yè)機(jī)器人的研究現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀 我國(guó)對(duì)機(jī)器人的研究起步較晚。農(nóng)業(yè)機(jī)器人是機(jī)器人應(yīng)用的一個(gè)重要分支，由于我國(guó)長(zhǎng)期以來(lái)形成的農(nóng)業(yè)習(xí)慣以及文化水平的限制，我們國(guó)家的農(nóng)業(yè)機(jī)器人發(fā)展較晚，與世界發(fā)達(dá)國(guó)家相比還有很大的差距?！笆晃濉币詠?lái)，隨著國(guó)家的不斷重視以及有政策的大力扶持，我國(guó)的農(nóng)業(yè)機(jī)械化得到了快速發(fā)展，農(nóng)業(yè)機(jī)器人及智能化農(nóng)業(yè)裝備以高效率、高精度、低強(qiáng)度、低能耗和環(huán)境友好為特點(diǎn)，顯示了廣闊的應(yīng)用前景。 目前，國(guó)內(nèi)農(nóng)業(yè)機(jī)器人主要有蔬菜采摘機(jī)器人、水果分選機(jī)器人、嫁接機(jī)器人

7、和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機(jī)器人。當(dāng)前我國(guó)對(duì)于農(nóng)業(yè)機(jī)器人的研究還處在基礎(chǔ)階段。第9頁(yè)/共17頁(yè)農(nóng)業(yè)機(jī)器人的研究現(xiàn)狀農(nóng)業(yè)機(jī)器人的研究現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)研制出了果實(shí)采摘機(jī)器人試驗(yàn)樣機(jī)，并進(jìn)行了深入的研究。在果實(shí)識(shí)別、確定果柄位置等方面的研究取得了突破，形成了果實(shí)采摘機(jī)器人實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，應(yīng)用圖像處理技術(shù)對(duì)果實(shí)進(jìn)行識(shí)別和定位，對(duì)果實(shí)的遮擋以及重疊等情況進(jìn)行了數(shù)學(xué)建模，取得了一定的研究數(shù)據(jù)和研究成果。果實(shí)采摘機(jī)器人還有很大的提升空間，如果實(shí)的識(shí)別率和采摘率需進(jìn)一步提高，整體成本應(yīng)不斷降低等。第10頁(yè)/共17頁(yè)農(nóng)業(yè)機(jī)器人的研究現(xiàn)狀農(nóng)業(yè)機(jī)器人的研究現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)研發(fā)的黃瓜采摘

8、機(jī)器人采用了雙目視覺(jué)成像裝置，主要針對(duì)溫室環(huán)境作業(yè)，通過(guò)對(duì)圖像的采集、處理，達(dá)到對(duì)黃瓜的精確定位。其用來(lái)尋找果實(shí)的機(jī)械手也采用了先進(jìn)的紅外反射式光電傳感器。第11頁(yè)/共17頁(yè)農(nóng)業(yè)機(jī)器人的研究現(xiàn)狀農(nóng)業(yè)機(jī)器人的研究現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀 西北農(nóng)林科技大學(xué)研究的基于雙目視覺(jué)及DSPDSP的農(nóng)田障礙物檢測(cè)與路徑識(shí)別方法研究，建立了雙目視覺(jué)的成像模型，能檢測(cè)出常規(guī)的障礙物，如人、磚塊、鐵鍬和陷坑等。 南京林業(yè)大學(xué)研發(fā)的智能除草機(jī)器人，在切割雜草的同時(shí)，通過(guò)視覺(jué)傳感器對(duì)圖像分析后控制機(jī)械手臂將高濃度的除草藥物涂抹在切口處，這樣做既節(jié)約了藥物，保證了良好的除草效果，又能減少?lài)姙⑥r(nóng)藥時(shí)對(duì)空氣及周邊環(huán)境的

9、污染。 上海交通大學(xué)研發(fā)的草莓收獲機(jī)器人, ,果柄檢測(cè)成功率可達(dá)93%93%，草莓定位效率1 1個(gè)/s/s，草莓的破損率大約5%5%。 陜西科技大學(xué)研究的自然場(chǎng)景下成熟蘋(píng)果目標(biāo)識(shí)別及其定位技術(shù)，可以通過(guò)-G-G色差分量圖定位成熟的蘋(píng)果，再采用質(zhì)心、果梗和標(biāo)記點(diǎn)作為特征匹配點(diǎn)，通過(guò)極線約束的圖像匹配算法完成蘋(píng)果目標(biāo)的匹配。第12頁(yè)/共17頁(yè)農(nóng)業(yè)機(jī)器人的關(guān)鍵技術(shù)農(nóng)業(yè)機(jī)器人的關(guān)鍵技術(shù) 與相對(duì)成熟的工業(yè)機(jī)器人相比，農(nóng)業(yè)機(jī)器人需要不斷提高以下技術(shù)水平：與相對(duì)成熟的工業(yè)機(jī)器人相比，農(nóng)業(yè)機(jī)器人需要不斷提高以下技術(shù)水平： (1)(1)圖像識(shí)別處理技術(shù)。圖像識(shí)別是實(shí)現(xiàn)農(nóng)作物生長(zhǎng)環(huán)境控制、種植、除草、剪枝、采摘、

10、圖像識(shí)別處理技術(shù)。圖像識(shí)別是實(shí)現(xiàn)農(nóng)作物生長(zhǎng)環(huán)境控制、種植、除草、剪枝、采摘、植保、施肥和耕作等多種農(nóng)業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化必不可少的技術(shù)。任何一種農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機(jī)器人的正常工植保、施肥和耕作等多種農(nóng)業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化必不可少的技術(shù)。任何一種農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機(jī)器人的正常工作均有賴(lài)于對(duì)作業(yè)對(duì)象的正確識(shí)別。作均有賴(lài)于對(duì)作業(yè)對(duì)象的正確識(shí)別。 (2)(2)定位技術(shù)。對(duì)于大范圍行走的農(nóng)業(yè)機(jī)器人而言，一個(gè)重要的研究課題就是建立確定機(jī)定位技術(shù)。對(duì)于大范圍行走的農(nóng)業(yè)機(jī)器人而言，一個(gè)重要的研究課題就是建立確定機(jī)器人本體位置和行走方向的導(dǎo)航系統(tǒng)。近些年廣泛使用衛(wèi)星定位系統(tǒng)器人本體位置和行走方向的導(dǎo)航系統(tǒng)。近些年廣泛使用衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS),(

11、GPS),而我國(guó)目前正在推而我國(guó)目前正在推廣的北斗導(dǎo)航未來(lái)將成為農(nóng)業(yè)機(jī)器人田間定位的新方向。為了了解機(jī)器周?chē)沫h(huán)境，也可以使廣的北斗導(dǎo)航未來(lái)將成為農(nóng)業(yè)機(jī)器人田間定位的新方向。為了了解機(jī)器周?chē)沫h(huán)境，也可以使用地理信息系統(tǒng)。用地理信息系統(tǒng)。 (3)(3)生物傳感器技術(shù)。研究生物體的化學(xué)、電學(xué)、光學(xué)和聲學(xué)等特性，開(kāi)發(fā)新的生物傳感生物傳感器技術(shù)。研究生物體的化學(xué)、電學(xué)、光學(xué)和聲學(xué)等特性，開(kāi)發(fā)新的生物傳感器是提高農(nóng)業(yè)機(jī)器人工作可靠性和環(huán)境適應(yīng)性、改善機(jī)器人作業(yè)質(zhì)量的重要手段。器是提高農(nóng)業(yè)機(jī)器人工作可靠性和環(huán)境適應(yīng)性、改善機(jī)器人作業(yè)質(zhì)量的重要手段。 (4)(4)智能控制技術(shù)。對(duì)于農(nóng)產(chǎn)品特征的復(fù)雜性，進(jìn)行

12、數(shù)學(xué)建模比較困難，因此基于模糊邏智能控制技術(shù)。對(duì)于農(nóng)產(chǎn)品特征的復(fù)雜性，進(jìn)行數(shù)學(xué)建模比較困難，因此基于模糊邏輯、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和智能模擬技術(shù)的自學(xué)習(xí)功能十分必要。農(nóng)業(yè)機(jī)器人可以在人工輔助條件下，不輯、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和智能模擬技術(shù)的自學(xué)習(xí)功能十分必要。農(nóng)業(yè)機(jī)器人可以在人工輔助條件下，不斷進(jìn)行學(xué)習(xí)，并記憶學(xué)習(xí)結(jié)果，形成自身處理復(fù)雜情況的知識(shí)庫(kù)。斷進(jìn)行學(xué)習(xí)，并記憶學(xué)習(xí)結(jié)果，形成自身處理復(fù)雜情況的知識(shí)庫(kù)。第13頁(yè)/共17頁(yè)農(nóng)業(yè)機(jī)器人的發(fā)展趨勢(shì)農(nóng)業(yè)機(jī)器人的發(fā)展趨勢(shì) 隨著我國(guó)自動(dòng)化在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的不斷發(fā)展，未來(lái)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中將隨處可見(jiàn)機(jī)隨著我國(guó)自動(dòng)化在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的不斷發(fā)展，未來(lái)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中將隨處可見(jiàn)機(jī)器人的身影。它們將通過(guò)三維圖像

13、傳感器鑒別農(nóng)作物的長(zhǎng)勢(shì)，根據(jù)作物的生器人的身影。它們將通過(guò)三維圖像傳感器鑒別農(nóng)作物的長(zhǎng)勢(shì)，根據(jù)作物的生長(zhǎng)情況對(duì)其施肥和澆水長(zhǎng)情況對(duì)其施肥和澆水; ; 將代替工人管理農(nóng)場(chǎng)將代替工人管理農(nóng)場(chǎng); ; 自動(dòng)對(duì)耕地分析改善土壤環(huán)自動(dòng)對(duì)耕地分析改善土壤環(huán)境。科研院所對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)器人的不斷研究，使得現(xiàn)有農(nóng)業(yè)機(jī)器人適應(yīng)復(fù)雜多變境?？蒲性核鶎?duì)農(nóng)業(yè)機(jī)器人的不斷研究，使得現(xiàn)有農(nóng)業(yè)機(jī)器人適應(yīng)復(fù)雜多變的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境。此外，通過(guò)國(guó)家的政策傾斜，農(nóng)業(yè)機(jī)器人未來(lái)將具備廣泛的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境。此外，通過(guò)國(guó)家的政策傾斜，農(nóng)業(yè)機(jī)器人未來(lái)將具備廣泛的推廣前景。的推廣前景。 我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)器人的發(fā)展還需要緊緊圍繞農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)際，以生產(chǎn)收益高的我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)器人的發(fā)展還需要緊緊圍繞農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)際，以生產(chǎn)收益高的農(nóng)業(yè)作業(yè)為切入點(diǎn)，把先進(jìn)性、實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性緊密結(jié)合，研制出適合我國(guó)農(nóng)業(yè)作業(yè)為切入點(diǎn)，把先進(jìn)性、實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性緊密結(jié)合，研制出適合我國(guó)農(nóng)情的機(jī)器人，最終實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化并逐漸推廣應(yīng)用，為我國(guó)新時(shí)期的農(nóng)業(yè)發(fā)展農(nóng)情的機(jī)器人，最終實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化并逐漸推廣應(yīng)用，為我國(guó)新時(shí)期的農(nóng)業(yè)發(fā)展做貢獻(xiàn)。做貢獻(xiàn)。第14頁(yè)/共17頁(yè)農(nóng)業(yè)機(jī)器人的發(fā)展趨勢(shì)農(nóng)業(yè)機(jī)器人的發(fā)展趨勢(shì) 農(nóng)業(yè)機(jī)器人的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)： (1)(1)多模式識(shí)別。在農(nóng)業(yè)機(jī)器人未來(lái)的應(yīng)用中，應(yīng)是以圖像處理為主要的信號(hào)處理方法，輔以其他識(shí)別方式，以提高農(nóng)產(chǎn)品采集、識(shí)