農業(yè)田間機器人

農業(yè)田間機器人技術現狀

與未來發(fā)展農業(yè)機器人技術現狀及未來發(fā)展

一．農業(yè)機器人的含義二．目前的研究現狀三．存在問題及解決方法四．農業(yè)機器人的未來發(fā)展農業(yè)機器人的含義農業(yè)機器人定義農業(yè)機器人的特點農業(yè)機器人的發(fā)展優(yōu)勢農業(yè)機器人的分類農業(yè)機器人的定義一種以農產品為操作對象、兼有人類部分信息感知和四肢行動功能、可重復編程的柔性自動化或半自動化設備。能夠部分模擬人類智能的農業(yè)機器人則成為智能型農業(yè)機器人。農業(yè)機器人的特點農業(yè)機器人作業(yè)對象的嬌嫩性農業(yè)機器人的作業(yè)環(huán)境的非結構性農業(yè)機器人作業(yè)動作的復雜性農業(yè)機器人的可操作性農業(yè)機器人的價格特性農業(yè)機器人發(fā)展優(yōu)勢(1)提高作業(yè)效率(2)提高作業(yè)精度(3)無人化作業(yè)(4)改善農業(yè)作業(yè)者的安全與衛(wèi)生環(huán)境(5)機器人能夠完成不適合人工完成的動作(6)減輕作業(yè)強度(7)解決大型機械所產生的一系列問題農業(yè)機器人的分類行走系列機器人水田管理機器人收獲管理機器人除草機器人耕作機器人農業(yè)機器人的分類

機械手系列機器人嫁接機器人收摘機器人育苗機器人其它機器人

國外農業(yè)機器人研究現狀農業(yè)機器人的研究,目前日本居世界各國之首,并且引起了全世界的廣泛關注,各個國家根據自己的情況開發(fā)出了各具特色的農業(yè)機器人,在若干領域中技術已趨于成熟.國外農業(yè)機器人的研究狀況德國科學家正在建立一個全自動化的農場，以解決農業(yè)工人日趨減少的問題，在這個農場，耕地，播種，澆水，施肥，噴藥，收獲全部由機器人來操作。國外農業(yè)機器器人的研究狀狀況丹麥研制出農農田除草機器器人科學家研制出出一種可用于于農田除草的的機器人，這這種機器人有有4只輪子，，由電池驅動動。除草機機器人使用一一臺照相機來來完成地面掃掃描國外農業(yè)機器器人的研究狀狀況英國Silsoe農機研研究所發(fā)明采采摘蘑菇機器器人,裝有攝攝像機和視覺覺圖像分析軟軟件,用來鑒鑒別所采摘蘑蘑菇的數量及及屬于哪個等等級。它在機機上的紅外線線測距儀測定定出田間蘑菇菇的高度之后后,真空吸柄柄就會自動地地伸向采摘部部位,根據需需要彎曲和扭扭轉,將采摘摘的蘑菇及時時投入到緊跟跟其后的運輸輸機中。國外農業(yè)機器器人的研究狀狀況除草機器人圖2-2GPS無人人駕駛拖拉機機國外農業(yè)機器器人的研究狀狀況施肥機器人國外農業(yè)機器器人的研究狀狀況噴農藥機器人人摘蘋果機器人人國外農業(yè)機器器人的研究狀狀況移栽機器人除草機器人總總體結構田間工作中除除草機器人韓國Kyungpook大學所研制制的蘋果采摘摘機器人，其其機械手工作作空間可以達達到3m，具具有4自由度度，包括3個個旋轉關節(jié)和和1個移動關關節(jié)。采用三三指夾持器作作為末端執(zhí)行行器，內有壓壓力傳感器避避免損傷蘋果果。利用CCD攝像機和和光電傳感器器識別果實，，從樹冠外部部識別蘋果時時的識別率達達85％，速速度達5個/S。該機器器人末端執(zhí)行行器下方安裝裝有果實收集集袋，縮短了了從摘取到放放置的時間，，提高了采摘摘速度。但是是，該機器人人只有4個自自由度，無法法繞過障礙物物摘取蘋果，，對于葉莖完完全遮蓋的蘋蘋果，也沒有有給出識別和和采摘的解決決方法。日本京都大學學開發(fā)了一西西瓜收獲機器器人，如圖2-8所示。。一般的機器器人多數是采采用電氣驅動動，但是為了了降低成本，，這種西瓜收收獲機器人卻卻是采用油壓壓驅動，比以以蓄電池為動動力源的電氣氣驅動要經濟濟的多。這種種機器人沒有有使用價格相相對較高的高高精度油壓控控制馬達，而而是采用了油油缸控制，這這樣做也降低低了機器人的的成本。Therobotharvestedwatermelonin1997August10-27,FinedayYb

Xb

ZbExperimentin2001TherobotDCmotor

WireDr.S.SakaiofKyotoUniversityCucumberTomatoStrawberryGrapeharvestingrobotDevelopedbyOkayamaUniversityCucumberharvestingrobotdevelopedbyOkayamaUniversityCucumberharvestingrobotdevelopedbyOkayamaUniversity日本的N.Kondo等等人研制的黃黃瓜采摘機器器人實物圖，，采用三菱MITSUBISHIRV-E2六自由度工工業(yè)機器人，，利用CCD攝像機，根根據黃瓜比其其葉莖對紅外外光的反射率率高的原理來來識別黃瓜和和葉莖。采摘摘速度為16個/S，由由于黃瓜是長長條形，受到到葉莖的影響響更大，所以以采摘的成功功率較低，大大約在60%左右。Cucumberharvestingend-effecterdevelopedbyOkayamaUniversityHarvestingrobotforstrawberrygrownontabletopculturedevelopedbyOkayamaUniversityStrawberryharvestingend-effecterdevelopedbyOkayamaUniversityExternalsensingsystemusinglaserscannerdevelopedbyOkayamaUniversity日本研制的葡葡萄收獲機械械手用于葡萄萄園中棚架方方式種植的葡葡萄。棚架種種植方式被認認為比其它方方式更適合機機器人工作。。ExternalsensingsystemofgrapeharvestingrobottodetectacooperativeworkerasanobstacleCherrytomatoharvestingrobotDevelopedbyProf.T.FujiuraOsakaprefectureUniversityCherrytomatoharvestingrobotMulti-fingeredtomatoharvestingrobotCherrytomatoharvestinghanddevelopedbyOkayamaUniversityCabbageharvestingrobotDevelopedbyDr.M.DohiShimaneUniversitySelectiveharvestingrobotforlettuce3-Dvisionsensor------locationandsizeofcrispheadForcesensor----hardnessofcrisphead美國Purdue大學Y．Edan和G．Miles研制制了3自由度度的伺服電機機控制的操作作手，用來收收獲甜瓜。這這類機器人行行走裝置的傾傾斜引起的位位置誤差較大大，導致收獲獲成功率僅達達到65％。。另外，該機機器人沒有解解決有葉、莖莖障礙物影響響末端執(zhí)行器器抓取的問題題。柑橘收獲機器器人西班牙科技人人員發(fā)明的這這種機器人由由一臺裝有計計算機的拖拉拉機、一套光光學視覺系統(tǒng)統(tǒng)和一個機械械手組成，能能夠從橘子的的大小、形狀狀和顏色判斷斷是否成熟，，決定可不可可以采摘。它它的工作效率率很高，每分分鐘可采摘60個，而靠靠手工只能摘摘8個左右。。另外，該機機器人通過裝裝有視頻器的的機械手，能能對采摘下來來的果實按大大小同時進行行分類。番茄采摘機器器人機械手英國Silsoe研究院院研制的蘑菇菇采摘機器人人如圖所示，，它可以自動動測量蘑菇的的位置、大小小，并選擇性性的采摘和修修剪。結球菜收獲機機器人的構造造育苗機器人移栽機器人移栽機器人機機械手部分伐根機器人人樹木球果采集集機器人圖2-37工作中的擠擠奶機器人人圖2-38擠奶機器人人的氣動機機械國內農業(yè)機機器人研究究的現狀國內在農業(yè)業(yè)機器人方方面的研究究始于20世紀90年代中期期,相對與與發(fā)達國家家起步較晚晚,但是發(fā)發(fā)展很快，，很多學校校研究所都都在進行農農業(yè)機器人人和智能農農業(yè)機械相相關的研究究.國內農業(yè)機機器人研究究的現狀中國農業(yè)大大學率先在在我國開展展了蔬菜自自動嫁接機機器人的技技術研究,解決了蔬蔬菜幼苗的的柔嫩性,易損性和和生長的不不一致性等等難題,實實現了蔬菜菜幼苗嫁接接的精確定定位,快速速抓取,良良好切削.國內農業(yè)機機器人的研研究狀況嫁接機器人人技術東北農業(yè)大大學于90年代初期期

研制成成功的黑豆豆果采摘機機械手國內農業(yè)機機器人研究究的現狀浙江大學應應義斌教授授研究的水水果自動分分級機器人人系統(tǒng)得到到了國家863的支支持吉林大學王王容本和于于海業(yè)教授授在90年年代中期開開始農用自自動引導行行走車的研研究南京農業(yè)大大學姬長英英,沈明霞霞等人,浙浙江工業(yè)大大學胥芳,張立斌等等人在進行行農業(yè)機器器人的視覺覺研究國內農業(yè)機機器人研究究的現狀上海交通大大學機器人人研究所的的曹其新等等專家進行行了用于精精確農業(yè)的的智能農業(yè)業(yè)機械的研研究工作,正在進進行草莓揀揀選機器人人,黃瓜采采摘機器人人,嫁接機機器人的研研究.江蘇大學的的紀良文,吳春篤進進行了噴藥藥機器人的的研究,他他們采用超超聲測距作作為噴藥機機器人的輔輔助視覺系系統(tǒng).存在的問題題農業(yè)機器人人的成本過過高農業(yè)機器人人沒有達到到農業(yè)生產產的智能需需要發(fā)展具有開開放式結構構的農業(yè)機機器人開放式機器器人控制器器采用模塊塊化技術,功能模塊塊的復用,使得重復復性的開發(fā)發(fā)工作大大大減少,從從而減少了了整個系統(tǒng)統(tǒng)開發(fā)的時時間和成本本;開放式機器器人控制器器的設計可可以由用戶戶或第三方方開發(fā)人員員更換或修修改,可以以根據需要要進行機器器人控制器器改型。開放式控制制器便于實實現平臺、、操作系統(tǒng)統(tǒng)和用戶接接口的標準準化農業(yè)機器人人的未來前前景找出最佳