農(nóng)業(yè)田間機(jī)器人

農(nóng)業(yè)田間機(jī)器人技術(shù)現(xiàn)狀

與未來發(fā)展農(nóng)業(yè)機(jī)器人技術(shù)現(xiàn)狀及未來發(fā)展

一．農(nóng)業(yè)機(jī)器人的含義二．目前的研究現(xiàn)狀三．存在問題及解決方法四．農(nóng)業(yè)機(jī)器人的未來發(fā)展農(nóng)業(yè)機(jī)器人的含義農(nóng)業(yè)機(jī)器人定義農(nóng)業(yè)機(jī)器人的特點(diǎn)農(nóng)業(yè)機(jī)器人的發(fā)展優(yōu)勢農(nóng)業(yè)機(jī)器人的分類農(nóng)業(yè)機(jī)器人的定義一種以農(nóng)產(chǎn)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(fù)編程的柔性自動化或半自動化設(shè)備。能夠部分模擬人類智能的農(nóng)業(yè)機(jī)器人則成為智能型農(nóng)業(yè)機(jī)器人。農(nóng)業(yè)機(jī)器人的特點(diǎn)農(nóng)業(yè)機(jī)器人作業(yè)對象的嬌嫩性農(nóng)業(yè)機(jī)器人的作業(yè)環(huán)境的非結(jié)構(gòu)性農(nóng)業(yè)機(jī)器人作業(yè)動作的復(fù)雜性農(nóng)業(yè)機(jī)器人的可操作性農(nóng)業(yè)機(jī)器人的價(jià)格特性農(nóng)業(yè)機(jī)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(nóng)業(yè)作業(yè)者的安全與衛(wèi)生環(huán)境(5)機(jī)器人能夠完成不適合人工完成的動作(6)減輕作業(yè)強(qiáng)度(7)解決大型機(jī)械所產(chǎn)生的一系列問題農(nóng)業(yè)機(jī)器人的分類行走系列機(jī)器人水田管理機(jī)器人收獲管理機(jī)器人除草機(jī)器人耕作機(jī)器人農(nóng)業(yè)機(jī)器人的分類

機(jī)械手系列機(jī)器人嫁接機(jī)器人收摘機(jī)器人育苗機(jī)器人其它機(jī)器人

國外農(nóng)業(yè)機(jī)器人研究現(xiàn)狀農(nóng)業(yè)機(jī)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(guān)注,各個國家根據(jù)自己的情況開發(fā)出了各具特色的農(nóng)業(yè)機(jī)器人,在若干領(lǐng)域中技術(shù)已趨于成熟.國外農(nóng)業(yè)機(jī)器人的研究狀況德國科學(xué)家正在建立一個全自動化的農(nóng)場，以解決農(nóng)業(yè)工人日趨減少的問題，在這個農(nóng)場，耕地，播種，澆水，施肥，噴藥，收獲全部由機(jī)器人來操作。國外農(nóng)業(yè)機(jī)器器人的研究狀狀況丹麥研制出農(nóng)農(nóng)田除草機(jī)器器人科學(xué)家研制出出一種可用于于農(nóng)田除草的的機(jī)器人，這這種機(jī)器人有有4只輪子，，由電池驅(qū)動動。除草機(jī)機(jī)器人使用一一臺照相機(jī)來來完成地面掃掃描國外農(nóng)業(yè)機(jī)器器人的研究狀狀況英國Silsoe農(nóng)機(jī)研研究所發(fā)明采采摘蘑菇機(jī)器器人,裝有攝攝像機(jī)和視覺覺圖像分析軟軟件,用來鑒鑒別所采摘蘑蘑菇的數(shù)量及及屬于哪個等等級。它在機(jī)機(jī)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(jù)需需要彎曲和扭扭轉(zhuǎn),將采摘摘的蘑菇及時時投入到緊跟跟其后的運(yùn)輸輸機(jī)中。國外農(nóng)業(yè)機(jī)器器人的研究狀狀況除草機(jī)器人圖2-2GPS無人人駕駛拖拉機(jī)機(jī)國外農(nóng)業(yè)機(jī)器器人的研究狀狀況施肥機(jī)器人國外農(nóng)業(yè)機(jī)器器人的研究狀狀況噴農(nóng)藥機(jī)器人人摘蘋果機(jī)器人人國外農(nóng)業(yè)機(jī)器器人的研究狀狀況移栽機(jī)器人除草機(jī)器人總總體結(jié)構(gòu)田間工作中除除草機(jī)器人韓國Kyungpook大學(xué)所研制制的蘋果采摘摘機(jī)器人，其其機(jī)械手工作作空間可以達(dá)達(dá)到3m，具具有4自由度度，包括3個個旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)和和1個移動關(guān)關(guān)節(jié)。采用三三指夾持器作作為末端執(zhí)行行器，內(nèi)有壓壓力傳感器避避免損傷蘋果果。利用CCD攝像機(jī)和和光電傳感器器識別果實(shí)，，從樹冠外部部識別蘋果時時的識別率達(dá)達(dá)85％，速速度達(dá)5個/S。該機(jī)器器人末端執(zhí)行行器下方安裝裝有果實(shí)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(jī)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(xué)學(xué)開發(fā)了一西西瓜收獲機(jī)器器人，如圖2-8所示。。一般的機(jī)器器人多數(shù)是采采用電氣驅(qū)動動，但是為了了降低成本，，這種西瓜收收獲機(jī)器人卻卻是采用油壓壓驅(qū)動，比以以蓄電池為動動力源的電氣氣驅(qū)動要經(jīng)濟(jì)濟(jì)的多。這種種機(jī)器人沒有有使用價(jià)格相相對較高的高高精度油壓控控制馬達(dá)，而而是采用了油油缸控制，這這樣做也降低低了機(jī)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(jī)器器人實(shí)物圖，，采用三菱MITSUBISHIRV-E2六自由度工工業(yè)機(jī)器人，，利用CCD攝像機(jī)，根根據(jù)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(jī)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(rèn)認(rèn)為比其它方方式更適合機(jī)機(jī)器人工作。。ExternalsensingsystemofgrapeharvestingrobottodetectacooperativeworkerasanobstacleCherrytomatoharvestingrobotDevelopedbyProf.T.FujiuraOsakaprefectureUniversityCherrytomatoharvestingrobotMulti-fingeredtomatoharvestingrobotCherrytomatoharvestinghanddevelopedbyOkayamaUniversityCabbageharvestingrobotDevelopedbyDr.M.DohiShimaneUniversitySelectiveharvestingrobotforlettuce3-Dvisionsensor------locationandsizeofcrispheadForcesensor----hardnessofcrisphead美國Purdue大學(xué)Y．Edan和G．Miles研制制了3自由度度的伺服電機(jī)機(jī)控制的操作作手，用來收收獲甜瓜。這這類機(jī)器人行行走裝置的傾傾斜引起的位位置誤差較大大，導(dǎo)致收獲獲成功率僅達(dá)達(dá)到65％。。另外，該機(jī)機(jī)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(jī)器器人西班牙科技人人員發(fā)明的這這種機(jī)器人由由一臺裝有計(jì)計(jì)算機(jī)的拖拉拉機(jī)、一套光光學(xué)視覺系統(tǒng)統(tǒng)和一個機(jī)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(jī)機(jī)器人通過裝裝有視頻器的的機(jī)械手，能能對采摘下來來的果實(shí)按大大小同時進(jìn)行行分類。番茄采摘機(jī)器器人機(jī)械手英國Silsoe研究院院研制的蘑菇菇采摘機(jī)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(jié)球菜收獲機(jī)機(jī)器人的構(gòu)造造育苗機(jī)器人移栽機(jī)器人移栽機(jī)器人機(jī)機(jī)械手部分伐根機(jī)器人人樹木球果采集集機(jī)器人圖2-37工作中的擠擠奶機(jī)器人人圖2-38擠奶機(jī)器人人的氣動機(jī)機(jī)械國內(nèi)農(nóng)業(yè)機(jī)機(jī)器人研究究的現(xiàn)狀國內(nèi)在農(nóng)業(yè)業(yè)機(jī)器人方方面的研究究始于20世紀(jì)90年代中期期,相對與與發(fā)達(dá)國家家起步較晚晚,但是發(fā)發(fā)展很快，，很多學(xué)校校研究所都都在進(jìn)行農(nóng)農(nóng)業(yè)機(jī)器人人和智能農(nóng)農(nóng)業(yè)機(jī)械相相關(guān)的研究究.國內(nèi)農(nóng)業(yè)機(jī)機(jī)器人研究究的現(xiàn)狀中國農(nóng)業(yè)大大學(xué)率先在在我國開展展了蔬菜自自動嫁接機(jī)機(jī)器人的技技術(shù)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(shí)實(shí)現(xiàn)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(nèi)農(nóng)業(yè)機(jī)機(jī)器人的研研究狀況嫁接機(jī)器人人技術(shù)東北農(nóng)業(yè)大大學(xué)于90年代初期期

研制成成功的黑豆豆果采摘機(jī)機(jī)械手國內(nèi)農(nóng)業(yè)機(jī)機(jī)器人研究究的現(xiàn)狀浙江大學(xué)應(yīng)應(yīng)義斌教授授研究的水水果自動分分級機(jī)器人人系統(tǒng)得到到了國家863的支支持吉林大學(xué)王王容本和于于海業(yè)教授授在90年年代中期開開始農(nóng)用自自動引導(dǎo)行行走車的研研究南京農(nóng)業(yè)大大學(xué)姬長英英,沈明霞霞等人,浙浙江工業(yè)大大學(xué)胥芳,張立斌等等人在進(jìn)行行農(nóng)業(yè)機(jī)器器人的視覺覺研究國內(nèi)農(nóng)業(yè)機(jī)機(jī)器人研究究的現(xiàn)狀上海交通大大學(xué)機(jī)器人人研究所的的曹其新等等專家進(jìn)行行了用于精精確農(nóng)業(yè)的的智能農(nóng)業(yè)業(yè)機(jī)械的研研究工作,正在進(jìn)進(jìn)行草莓揀揀選機(jī)器人人,黃瓜采采摘機(jī)器人人,嫁接機(jī)機(jī)器人的研研究.江蘇大學(xué)的的紀(jì)良文,吳春篤進(jìn)進(jìn)行了噴藥藥機(jī)器人的的研究,他他們采用超超聲測距作作為噴藥機(jī)機(jī)器人的輔輔助視覺系系統(tǒng).存在的問題題農(nóng)業(yè)機(jī)器人人的成本過過高農(nóng)業(yè)機(jī)器人人沒有達(dá)到到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)的智能需需要發(fā)展具有開開放式結(jié)構(gòu)構(gòu)的農(nóng)業(yè)機(jī)機(jī)器人開放式機(jī)器器人控制器器采用模塊塊化技術(shù),功能模塊塊的復(fù)用,使得重復(fù)復(fù)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(jī)器器人控制器器的設(shè)計(jì)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(jù)需要要進(jìn)行機(jī)器器人控制器器改型。開放式控制制器便于實(shí)實(shí)現(xiàn)平臺、、操作系統(tǒng)統(tǒng)和用戶接接口的標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)化農(nóng)業(yè)機(jī)器人人的未來前前景找出最佳