應(yīng)用3-農(nóng)業(yè)收獲機(jī)器人課件

1、應(yīng)用3 農(nóng)業(yè)收獲機(jī)器人按收獲的農(nóng)產(chǎn)品來(lái)分類一、水果收獲機(jī)器人二、蔬菜收獲機(jī)器人水果收獲收獲是水果生產(chǎn)中最重要和最耗時(shí)費(fèi)力的環(huán)節(jié)，收獲效果的好壞還會(huì)直接影響到后續(xù)的存儲(chǔ)與加工過(guò)程。在很多國(guó)家，由于勞動(dòng)力的高齡化和人力資源的缺乏，使得人工收獲成本幾乎占整個(gè)水果生產(chǎn)成本中的一半，并且有些果實(shí)采摘作業(yè)使用人工存在一定的危險(xiǎn)性，因此實(shí)現(xiàn)水果收獲的機(jī)械化變得越來(lái)越迫切。 傳統(tǒng)的水果收獲方法機(jī)械推搖采果機(jī)：樹(shù)干和主樹(shù)枝(視頻)機(jī)械撞擊采果機(jī)氣力搖晃采果機(jī)損傷大機(jī)械撞擊采果機(jī)圖7-21 吸氣式振搖采果機(jī)1.雜物排出口 2.風(fēng)機(jī) 3.果實(shí)沉降室 4.輸送帶 5.吸風(fēng)道 6.采吸口水果收獲機(jī)器人水果采摘機(jī)器人采摘

2、水果時(shí)，首先要利用視覺(jué)系統(tǒng)獲取水果的具體位置信息，然后將機(jī)械臂移動(dòng)到采摘的最佳位置，最后再進(jìn)行采摘。因此，準(zhǔn)確的獲取目標(biāo)水果的三維位置信息是水果采摘機(jī)器人視覺(jué)系統(tǒng)的主要工作。 傳感器采摘對(duì)象特點(diǎn)目前視覺(jué)系統(tǒng)的采摘對(duì)象仍局限于顏色和背景差距較大的、形狀規(guī)則的水果，如紅色的蘋果、柑桔、西紅柿等。因?yàn)榍熬昂捅尘邦伾罹啻?，可以通過(guò)顏色特征很好的對(duì)圖像進(jìn)行分割，將水果從復(fù)雜的背景中提取出來(lái)。而形狀規(guī)則的則可通過(guò)提取其邊緣特征，通過(guò)模式識(shí)別等方法將水果從復(fù)雜的背景圖像中提取出來(lái)。 葉表面葉被面果實(shí)藤枝波長(zhǎng)反射率視覺(jué)傳感器由于采摘環(huán)境的復(fù)雜性，比如：水果及樹(shù)葉的遮擋、光照對(duì)采摘的影響等等，使得識(shí)別定位水果

3、的工作難度大大增加。 分類：?jiǎn)文肯到y(tǒng)；雙目系統(tǒng)。遮擋光照影響獲取水果的三維位置信息一個(gè)彩色相機(jī)只能得到目標(biāo)的二維位置信息和成熟度信息，而無(wú)法獲取其三維位置信息。沒(méi)有縱深距離，機(jī)器人就不能進(jìn)行采摘。因此，對(duì)于縱深距離不固定的水果采摘環(huán)境，必須至少再增加一個(gè)測(cè)距工具才能獲取其縱深距離。目前常用的測(cè)距工具可以是彩色相機(jī)、激光測(cè)距儀、超聲波傳感器等。獲取水果的三維位置信息對(duì)于兩個(gè)相機(jī)構(gòu)成的視覺(jué)系統(tǒng)可以采用雙目立體視覺(jué)方法來(lái)獲取其三維位置信息。激光和超聲波均可以采用渡越時(shí)間法來(lái)測(cè)量縱深距離，也都可以采用對(duì)物體反射光特征或聲波特征進(jìn)行分析的方法來(lái)獲取其縱深距離。激光的優(yōu)勢(shì)在于它的辨析度較高，可以發(fā)射點(diǎn)對(duì)點(diǎn)

4、的激光束；而超聲波的優(yōu)勢(shì)在于操作簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜，但是聲波的傳播基本可以看作是一個(gè)圓錐形，不僅傳輸速度慢，而且如果距離較長(zhǎng)，聲波能量損失較大，準(zhǔn)確性較差。激光測(cè)距儀激光測(cè)距儀內(nèi)部的旋轉(zhuǎn)鏡一邊改變方向，一邊根據(jù)發(fā)射出的激光經(jīng)物體反射回來(lái)所經(jīng)過(guò)的時(shí)間檢測(cè)距離，即用二維（扇形）信息檢測(cè)出周圍的物體。掃描角最大為180度，掃描間隔可為0.25、0.5或1度。收集到的距離和角度數(shù)據(jù)通過(guò)RS-232或RS-422接口輸入到計(jì)算機(jī)中。發(fā)射光源采用紅外激光二極管，符合激光的1級(jí)安全標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)人眼安全。另外，也有帶有霧、雨、雪影響校正功能的戶外型儀器。激光測(cè)距儀激光測(cè)距儀被一個(gè)升降裝置帶動(dòng)在垂直方向上下移動(dòng)，同時(shí)做

5、一個(gè)扇形的掃描來(lái)獲取果實(shí)目標(biāo)的三維信息。如果探測(cè)到的相鄰兩個(gè)像素之間的距離大于50mm就認(rèn)為是兩個(gè)目標(biāo)水果，這樣就可以感知到同一簇上緊靠在一起的水果。 激光測(cè)距儀采摘的難點(diǎn)最主要的一個(gè)難點(diǎn)是遮擋問(wèn)題。如何解決？增加機(jī)器人手臂的自由度？改變?cè)耘嗄Ｊ?。栽培方式的改進(jìn)末端執(zhí)行器肘關(guān)節(jié)電機(jī)抓摘、剪切電機(jī)果實(shí)推出電機(jī)肘關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)變位器抓摘剪切變位器果實(shí)推出變位器抓摘部剪切部抓摘彈簧果實(shí)推出部柑桔的樹(shù)枝硬，需用剪刀或刀片將其剪下。人工肌肉氣缸1氣缸2氣缸剪刀3個(gè)指頭分布為上2指，下1指。上2指之間是結(jié)果的樹(shù)枝插入位。當(dāng)手指抓住果實(shí)后，驅(qū)動(dòng)氣缸1將剪刀伸出50mm，氣缸2帶動(dòng)剪刀剪斷樹(shù)枝。爪里組裝有檢測(cè)果實(shí)位

6、置的攝像機(jī)收獲過(guò)程：（1）用吸力盤固定柑桔。（2）將柑桔吸入手掌中。剪刀前移，籠殼前移，將要摘的果實(shí)與其他果實(shí)分開(kāi)。（3）剪斷果蒂。手爪具有柔性手指，但不考慮果蒂的方向。接近時(shí)收獲時(shí)柔性指西瓜收獲末端執(zhí)行器甘藍(lán)收獲末端執(zhí)行器收獲機(jī)器人圖片與視頻葡萄收獲機(jī)器人柑桔收獲機(jī)器人柑橘收獲機(jī)器人Construction of the AFPM比利時(shí)的蘋果采摘機(jī)器人1995年西瓜收獲機(jī)器人（）1997年西瓜收獲機(jī)器人（）2002年西瓜收獲機(jī)器人（）制動(dòng)機(jī)構(gòu) 手爪 液壓油缸 視覺(jué)傳感器甘藍(lán)收獲機(jī)器人茄子收獲機(jī)器人視頻柑橘收獲機(jī)器人蘋果收獲機(jī)器人草莓收獲機(jī)器人西瓜收獲機(jī)器人黃瓜收獲機(jī)器人西紅柿收獲機(jī)器人茄子收獲機(jī)器人甘藍(lán)收獲機(jī)器人智能化研究所的水果收獲機(jī)器人研究情況相關(guān)視頻工業(yè)機(jī)器人立體視覺(jué)