果蔬采摘机器人

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1、 蔬米摘机器/ N是针对水果和蔬菜, 通过编程能完成这些作物的采摘，输送， 装箱等相关作业任务的具有感知能力的自 动化机械收获系统。 设计果蔬采摘机器人需解决的主要问题是识别 和定位果实，在不损害果实也不损害植株的条件 下，按照一定的标准完成果蔬的收获。同时，也 要考虑经济因素，要保证其成本不比其所替代的 人工成本高。 W  •国内外发展现状 •农业机器人的发展与展望 • 1. 1984年，日本京都大学的川村等人开始开始了 对 】的研究，并研制出一台具有5自 there? I 由度关节型机械手的机器人。 ，针对 ・2 .

2、近藤等人研制岀气吸式 特定栽培模式…坡面上种植和平面种植，研制出 了 3种草莓采摘机器人并分别进行了实验。 ・3 .荷兰农业环境工程研究所研制出一种多功能 O机械手有7个自由度，采用三菱 摘1条黄瓜 RV-E26自由度机械手，在底座上壇加了 1个线性 滑动由度，采摘成功率约为80%, 需时间45s。 ・4.日本冈山大学研制的 觀關廳属采用5自 由度的极坐标机械手。视觉传感器一般采用彩色 摄像机。该机器人的特点是，为聲提高使用效率， 开发了多种末端执行器,除了能完成采摘作业，更 換其他的末端执行器还可以完成喷雾、套袋和修 剪枝叶等作业 迎迎亂目目C3目於沢G3目0

3、 迎迎亂目目C3目於沢G3目0 • I为动力的移动 騎書忌木畀關黑聲耀專络奏蠶駅牖關 購滤辭霁该机器人可以 I 85%以上的 迎迎亂目目C3目於沢G3目0 果蔬采摘机器人技术原理 果蔬采摘机器人技术原理 • 一.番茄米摘机器人 > 一和 组成 图2番茄釆摘机器人结构简图

4、 迎迎亂目目C3目於沢G3目0 果蔬釆摘机器人技术原理 ,把 I,可寻找和识别成熟果实。 •带橡胶手指和启动吸嘴的 果实吸住抓紧后， •利用 的腕关节把果实拧下来而不损 伤果实。 由行走。 有4个轮子，能在田卩 / / 厶 机器人米摘番茄十 在第13届中国（寿光）国际蔬菜科技博览会上, 蔬菜机器人在采摘西红柿 迎迎亂目目C3目於沢G3目0 1、草莓米摘机器人 图像采集卡 V轴 、 t刊巧轴用轴摄像机2 运动控制器 限位开关摄像机1 （共6个 主机 打召戶8勿㉛迎迎Q回目目G3目％僭。G3目肝 图4 草莓

5、采摘机器人采摘系统示意图 自动草惑摘机器人・MP4 （一）果蔬采摘机器人定位系统 1.激光扫描测距技术 这种技术利用一束激光在物体表面逐点扫描，根 据各点反射的信息判别物体的形状及空间位置。 其测距原理有三种： 、 和 O 利用这种技术能够达到很高的水果形状精度及 空间位置精度，但速度比较慢，成本比较高。  • 2.利用两台摄像机所获得的图像差异计算目 标的三维信息 这种技术跟人眼观察物体的方式很相似，他利用 两台相隔一定距离的两台摄像机所获取的图像的 差异，运用三角测距原理得到果实的有关位置的 三维信息，这就是所谓的了 o 这种技术相比较于激光测距技术精度低，

6、但具 有速度快、成本低的特点，在实际研究中得到了 广泛应用。 迎迎亂目目C3目於沢G3目0 （二）果蔬采摘机器人视觉系统的目标提取 大部分水（疏）果处于采摘期时，其果实 表面颜色与北京颜色存在较大差异，而同 一品种果实表面颜色相近，体现在色彩空 间中果实颜色和背景颜色存在着不同分布 的特性。 • 1.果实表而颜色样本采集 2•建立果实表面色彩空间参照牙 3 .果实分割 • 4•图像分割实验结果及讨论  果实表面颜色样本釆集 1、 使用数码相机直接从田中拍摄图片，并 从这些图片中剪裁出成熟水果的区域 2、 使用数码相机在各种自然光条件下（清 晨、中午、傍

7、晚、晴天和甬央）扌白摄成熟 果实，并拍摄相对应的背景（水泥地面以 及树叶、杂草等） 3、在可控光强的光箱中用彩色摄像机（使 嬲鑑靠）采集各种光照X件下的真 建立色彩空间参照表 iei •建立色彩空间参照表的过程，实际上就是 样本像素在色彩空间的分布过程。 迎迎亂目目C3目於沢G3目0 果实图像分割 •有了果实表面颜色色彩空间参照表以后， 很容易判断一个像素点是否为目标像素点 •判断方法：在每个像素点的5X5邻域内统 计目标像素点个数，超过半数时则认为该 点是目标像素点，否则认为是非目标像素 点。 迎迎亂目目C3目於沢G3目0 迎迎亂目目C3目於沢

8、G3目0 迎迎亂目目C3目於沢G3目0 图像分割实验结果及讨论 水果表面颜色样本色彩空间分布图h 水果表面颜色样本色彩空间分布图,  目标分割实验结果 f胪 色删唯 农业机器人的发展与展望 •发展 目前，大部分果蔬采摘机器人还处于研究阶段，离实用化 和商品化还有一定的距离。其主要原因是: 1 .机器人智能化程度没有达到农业生产的要求。农业生产 的非结

9、构性和田间工作的不确定性要求采摘机器人具有较 高的的智能和柔性生产的能力。 2.釆摘效率不高，普遍低于人工釆摘。这主要是由于图像 处理时间较长，以及机器人的自由度多，对其控制需要话 费较长时间。 3.机器人的制造成本较高, 用效率较低。 •展望： 采摘智能化机器人的研究需要在一下几个方面进 行努力： 1开发岀智能化程度高的视觉处理系统朋能够对 要采摘的成熟果蔬进行准确的识别和精确定位。 2提高图像处理硬件的处理速度，优化软件的算 法，同时简化机器人结构，降低控制难度，从而 提高采摘工作效率 3设计开放式的采摘机器人，提高机器人的通用 性。通过更换末端执行器既能采摘同的果蔬， 提高机器人使用效率。 1