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采摘机器人


种植模式
——
地垄式的与高架栽培模式(果实 成熟后分别从栽培床两侧垂下)
(地垄式)采摘累
草莓是草本植物,高度只有30厘米左右,果实贴 在地上,果农只能弯腰或蹲下或半蹲才能采 摘.前后两脚成一条直线踩或踮在垄沟中。
(高架式)国内大多数研究是基于高架的栽 培技术,设施农业是发展趋势。
如何实现
皮薄质 软
易损伤
夹取果 柄
末端执 行部分
个大, 鲜艳
形状与 颜色
CCD以及 图像处 理
高低距 离
空间位 置
三自由 度机械 手
如何实现
有个能移动的底 盘(履带式)
图像采集
处理器 (PC或单片机)
三自由度的直角 坐标机械手
末பைடு நூலகம்执行部分 (剪断,夹住果 柄)
如何实现
组成:PC,CCD,图像采集卡 一台CCD固定在机架上,距离地面远,获取面 积较大,分辨率低; 另外一台安装在机械手的Z轴,可以随机械手 一起运动,距离地面较近,获取图像面积小, 分辨率高。 (可进行分级与判断成熟与否)
如何实现
(背景)所处的外部环境是复杂的、多变的、 非结构的,并且与果实的栽培方式有很大关系。 因此,设计机械手应在考虑栽培方式的基础上, 使果实处于其作业空间内,并且能够避免障碍 物(叶子、茎秆等),准确地抓取到果实。 (分类)如果按其坐标形式分四类:直角坐标 机器人、关节坐标机器人、圆柱坐标机器人和 极坐标机器人。
桥架式直角坐标机器人
(组成)直角坐标机器人
的运动主要是由三个互相 垂直的直线运动(x、Y、z) 复合而成,此外还可辅以 作业机械手的转动以增加 其运动自由度。
如何实现
手爪要完成的 功能有两个: 切断和夹取。 因此必须有 “夹”、“放” 这两个状态, 并且能够在这 两个状态之间 方便的转换。
发展方向
草莓采摘速度,有待提高。究其原因:畸形果算 法有待优化;提高定位精度(果柄过短,导致采 摘困难);叶子干扰影响判断。 收获机器人的图像处理系统运行速度慢,使机器 人等待结果时间长。有待提高 对这类果实采用一种收获机器人,只对末端执行 器的张开度进行适当修改。(在果蔬果实中,圆 形果实约占70%。) 在保证果实生长的情况下,改变其栽培模式,使 之适应采摘。(例子:棉花与采棉机)
草莓采摘机器人
6.果蔬生产是非结构性的开放系统,其工作对象的特性受外界环境影响 大
草莓采摘机器人
大体介绍
·机器人VS机械 ·草莓概况
如何实现
·设计思路
·视觉系统 ·机械手设计 ·末端执行器
发展方向
·执行速度更快 ·排除干扰 ·高架栽培
大体介绍
机器人VS机械 草莓概况 —— —— 思考,模仿人的动作
收获期每年12月——第二年5月 长于苹果,梨,柑橘。富含VC。 经济效益好。草莓一般在开花后30天左右, 果实进入成熟期。露地栽培的草莓-采摘 期达20天左右,而温室种植的草莓采摘 期可达5-6个月.
高等农业机械
草莓采摘机器人
果蔬果实收获机器人工作对象特点
1.表皮组织的柔软性,易损伤。
2.生长位置的随机性。果实开花和结果的位置没有一定的规律。
3.成熟期的不一致性。同棵植株的果实由于生长开花的个体差异,发育 有先有后。
4.个体形状差异性。水果和蔬菜生产中的品种繁杂,即使同一棵植株, 果实形状也不一样。 5.成熟特征差异大。对于果实生产系统,成熟时显现的特征是不同的, 有的依靠果实外表颜色,如苹果,西红柿等,有的却要依据果实的内部 品质,如西瓜,甜瓜等。
如何实现
摄像头1->提取重心位置->计算草莓个数->按重心坐标排序
摄像机1摄取水平地面上收获区域内草莓的图像,经图像分割 后提取收获区域内所有成熟草莓的重心位置,计算草莓个数, 并按照重心坐标值对草莓排序.
到达重心位置->摄像头2->获取草莓图像->提取中心和采摘点 ->收获
当机械手移动到第1个草莓重心处时,摄像机2获取该草莓的图 像,经图像分割后提取该草莓重心和采摘点位置,驱动机械手 收获草莓,然后移动到第2个草莓重心处。
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