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《农机化研究》2021,43(11)
具有自主作业能力的采摘机器人一直是国际上研究的热点,而障碍物检测躲避能力是其重要的功能,因为在机器人识别作业区域或成熟果实后需要自主的定位和移动。为此,提出了一种基于单目视觉和人工势能场的障碍物检测和避障算法,可以有效采集和检测障碍物的信息,再依据障碍物及目标区域的距离使用人工势能场方法对路径进行优化,实现采摘机器人的自主移动。为了验证障碍物检测和避障方案的可行性,模拟采摘机器人作业环境和自主移动流程,对采摘机器人避障行为进行了测试。测试结果表明:采用单目视觉和人工势场方法可以使机器人成功的避障,并规划出效率最高的到达目标作业区域路径,对采摘机器人自主导航技术的研究具有重要的意义。 相似文献
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为简化采摘机器人底层控制系统软硬件设计,提高系统的实时性和可靠性,在处理器的设计上引入了嵌入式微处理器,取代了常规的单片机和PLC方案。提出了基于ARM控制器和源代码开放的Linux操作系统组成的采摘机器人控制系统,对其实时避障功能进行了设计,并模拟采摘机器人作业环境对该方案的可行性进行了测试。结果表明:采摘机器人行使过程中可以躲避障碍物,向目标作业区域移动,成功地实现了实时避障功能,为采摘机器人自主导航系统的开发提供了重要的借鉴。 相似文献
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随着现代机器人技术的发展,农业作业机器人也有了很大的进步,自主作业能力有了大幅度提升,如自主避障、自主定位导航、自动分辨果实成熟和自动采摘等。采摘机器人的自主作业一般靠编程来实现,在遇到特殊情况时,需要专门的指令来控制采摘机器人。语音信号是一种高效控制指令,如何识别语音控制指令是采摘机器人多语言识别系统的设计关键。为此,基于ESP理论思想,采用DTW算法,对采摘机器人的多语言识别系统进行了设计,并针对其识别的准确率进行了验证。实验结果表明:采摘机器人多语言识别系统可以较好地识别各种语音样本指令,准确率超过了95%,可以满足采摘机器人高精度控制的设计需求。 相似文献
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采摘机器人在作业时遇到通过自主导航无法越过的障碍物时,或者在危险的地带无法进行人工采摘作业时,需要借助远程方式进行实时控制,使其成功越过障碍物,并在高危环境中有效地展开采摘作业。为了优化采摘机器人远程控制系统,提出了一种基于手势识别的远程控制方案,并引入了势场蚁群算法,提高了机器人的控制的准确性和高效性。在远程控制方案中,将基于视觉的手势识别与远程控制机械手相结合,通过深度相机采集手势图像并提取手势特征,转换为机械手舵机的控制命令,并通过无线网络发送至采摘机器人控制单元,实现视觉手势对机器人的远程控制。对采摘机器人进行了测试,通过测试发现:基于蚁群算法的手势识别系统可以有效地追踪得到不同的动态手势,且可以准确地识别手势所代表的意义,成功实现了机器人远程控制的手势识别。该方法不仅可以远程实现机器人避障功能,还可以将其应用在山谷、沼泽等危险地带进行采摘作业,实现其非凡的使用价值。 相似文献
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为了满足山地和丘陵地带的小面积果蔬采摘作业需求,开发了一种新型的便携式智能采摘机器人,并利用单片机设计了机器人的红外线视觉和运动控制系统,降低了机器人的本体体积,节约了设计成本。采用RT-Thread实现了单片机嵌入式系统的设计,并开发了RT-Thread Builder集成环境,利用Gcc编译器可以实现单片机嵌入式系统的实时控制。为了验证便携式机器人工作的可靠性,对机器人的红外线和无线控制系统及单片机嵌入式系统进行了测试。结果表明:采摘机器人线程调度和串口通信可以正常工作,便携式采摘机器人利用红外线追踪可以成功地锁定指定目标采摘区域,并且移动耗时与人工移动相比大大节省了时间,提高了采摘的作业效率,可以满足山区和丘陵地带采摘作业的需求。 相似文献
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采摘机器人拥有自主收集信息并进行有效判断的能力,可以独立完成对果实的采摘作业,对满足水果种植需求、减小水果种植的劳动力投入及降低生产成本有着很重要的实际应用价值。为此,以嵌入式ARM智控系统为基础平台,设计了采摘机器人视觉测量与避障控制系统。该系统集机器视觉、视觉传感感知、伺服电机驱动和ARM智控模块于一体,建立了采摘机器人采摘运动学的数学模型,并通过BP网络神经型迭代学习算法测量果实的距离和球心坐标,对成熟果实进行精准识别和定位采摘。试验结果表明:采摘机器人能准确地进行自主采摘,成功率比较高,躲避障碍物的能力很强,更适合在复杂未知的果园中进行收获作业。 相似文献
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利用排球机器人进行运动规划,可以模拟人类球员通过经验积累而采取相应动作的行为学习模式,采取案例学习的方式解决球的初始状态微小变化,如发球速度和角度变化时的运动规划问题。如果将排球机器人运动规划方法使用在农机决策系统中,通过案例学习训练可以使农机进行自主作业。为了验证方案的可行性,以采摘机器人的设计为例,将排球机器人运动规划系统引入到了机器人的定位识别系统的设计上,并采用小波神经网络算法对案例库进行训练,以获得较高的学习精度。对采摘机器人定位识别系统进行了测试,结果表明:采用案例学习和小波神经网络算法,可以使采摘机器人定位识别系统具有较高的响应速度和识别精度,满足采摘机器人自主作业的设计需求。 相似文献
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在农业生产中,由于农作物生长环境的复杂性及传统的机械作业,易对农作物造成损伤。针对该未知复杂环境中的采摘机器人自主避障设计,提出了基于足球比赛运动的采摘机器人进行了自主避障系统,实现采摘机器人自主导航。基于足球比赛运动策略的采摘机器人开发设计中,为实现采摘机器人自主进行路径优化以避开障碍物,以模糊逻辑算法作为避障决策控制算法,以多种传感器感知环境信息设计避障系统。试验结果表明:安装本文设计开发的避障系统的采摘机器人可进行路径优化,自主避障,验证了该避障系统的有效性。 相似文献
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针对采摘机器人在作业过程中遇到障碍物导致路径规划出现混沌现象的问题,基于混沌控制对采摘机器人防碰撞系统进行设计,并采用模糊自适应控制算法和滑模变结构控制算法结构的方式对系统进行控制。为了验证防碰撞系统的有效性,对采摘机器人进行了防碰撞和采摘仿真试验,结果表明：采摘机器人在作业过程中可以避开障碍物,按照规划路线到达预设位置,完成果蔬的采摘。 相似文献
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在一些特殊的采摘作业场合,如复杂的山地、悬崖等作业危险性较高的地区,研究一款双向通信的机器人,一方面可以传回复杂环境的作业信息,另一方面可以通过控制中心发出控制指令,指导机器人在复杂环境中完成采摘作业,具有重要的现实意义。为此,基于WIFI无线局域网,提出了一种具有实时数字图像传输的交互终端式采摘机器人,采用高清COMS相机完成图像的采集,使用MCU处理器对图像和控制信号进行处理,利用WIFI模型完成图像和控制信号的传送。为了验证方案的可行性,分别对监控端和机器人接收端的通信进行了测试。测试结果表明:采摘机器人采用WIFI无线通信,其通信速度和通信距离相比其他无线通信方式都具有明显的优势,可以有效完成数字图像的传送。对接收终端和采摘终端的双向通信误码率进行了统计,统计结果表明:其通信的精度较高,可以满足复杂环境采摘作业的设计需求。 相似文献
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为了提高采摘机器人的自动化程度,实现自主导航和自主采摘作业能力,将基于CMOS图像传感器的嵌入式视觉系统引入到了采摘机器人的设计过程中,有效降低了机器人的设计复杂程度,提高了机器人的设计效率。采用DSP主控芯片构建了嵌入式图像处理系统,可以处理CMOS相机实时采集的图像,并采用模块化设计,构建了包括通讯单元、存储单元及视频输入输出接口的硬件系统,使各模块之间协调工作。为了验证方案的可行性,对一款果实采摘机器人进行了改装,安装了嵌入式视觉系统,并对其性能进行了测试。测试结果表明:采用基于CMOS图像传感器嵌入式视觉系统后,采摘机器人的定位准确率和采摘准率率都较高,满足了自动化采摘作业需求。 相似文献
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随着科技水平的提高,农业生产向实现智能化发展,农业采摘机器人中的自主避障控制系统成为重点。在农业生产环境复杂且未知的条件下,采摘机器人的控制需要具有较高的智能化水平。为此,基于足球比赛运动的控制规则,设计了采摘机器人自主避障控制系统;阐述了基于足球比赛运动的移动机器人自主避障设计实现技术、控制技术及模糊逻辑控制方法,使机器人的移动通过模糊逻辑控制和基于优先度的避障策略来实现。仿真试验结果表明:该采摘机器人自主避障设计有效性和实时性较高,在农业生产的复杂环境中,可较好地自主避障并进行路径优化。 相似文献
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随着农业现代化技术的不断发展,农业机器人被使用到了农业生产作业过程中。当作业机器人较多时,需要采用控制系统实现机器人之间的协作,通过对不同的机器人发布不同的控制指令,实现多机器人的高效作业。语音信号是最快捷、高效的控制指令,机器人通过对声源目标信号的识别,可以执行远程控制端发出的控制指令,实现自动化协同作业。为此,将DTW算法引入到了声源目标搜寻识别算法的设计上,研制了采摘机器人自动化语音控制系统,并对系统进行了测试。结果表明:采摘机器人语音识别系统可以成功地识别在干扰条件下发布的控制指令,且识别的准确率较高,可以满足多机器人协同自动化作业的需求。 相似文献
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为了提高小麦的产量,并且在作业过程中使播种机器人成功绕过障碍物,需要对小麦播种路径精细的规划。为此,提出了一种新的路径规划方法,使用图像融合技术,结合模糊控制位移误差理论,实现了小麦播种机器人的自主路径规划。为了测试该方法的有效性和可靠性,设计了一款具备高清摄像功能和PC图像处理功能的精密播种机器人,并对其路径规划和播种效率进行了测试。结果表明:该机器人能够成功绕过障碍物,完成最优路径的规划,并在小麦播种过程中可以规划出近似矩形的播种路径。从机器学习和播种时间上的对比发现:该算法可以有效地提高机器学习速度,缩短播种时间,从而提高了小麦播种的自动化水平和作业效率。 相似文献
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随着机器人制造技术的不断提高及农业、工业和军事应用需求的变化,机器人的形体越来越小,应用数量越来越大,如何高效地控制由大量较为简单的小型机器人构成的系统已经成为当前机器人研究领域的一个重要问题。采摘机器人是农业作业过程中常用的机器人,一般采用单机器人的作业模型,而随着并行计算和云计算技术的发展,采摘机器人的群体控制成为可能。本研究将蚁群算法引入到了采摘机器人群体控制过程中,并采用英语文本编程的方式对采摘机器人进行编程控制,最后通过实验验证测试了其可行性。测试结果表明:采用基于英文文本的编程方法可以成功地实现采摘机器人集群控制算法,机器人集群可以成功地躲避障碍物,搜索到最佳采摘路径,为采摘机器人的集群控制提供了一种新的方法。 相似文献
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为了提高采摘机器人的作业质量,模仿英语移动教学交互式视音频技术,在采摘采摘机器人控制系统中引入了视音频交互技术,通过远程视频监测机器人的作业状态,然后利用声控技术对采摘机器人的作业姿态进行调整,实现了管理员和采摘机器人的视音频交互,可以有效地提高采摘机器人的作业质量,降低采摘机器人的故障率。为了验证方案的可行性,对采摘机器人自动化控制系统进行了测试,并引入了MIMO通信原理,以提高视音频信号传输的质量。测试结果表明:采摘机器人可以准确地识别远程端的声控信号,且根据指令信号动作的准确率较高,可以满足高精度采摘机器人的设计需求。 相似文献
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对采摘机器人进行了运动学分析,介绍了机器学习算法与应用,并基于Q-learning算法设计了采摘机器人路径规划系统,实现了对采摘机器人的运动控制。MatLab仿真实验表明：采摘机器人搭载Q-learning算法机器学习算法后,能够自主完成路径规划,并能成功避开环境中的障碍物,规划路径最优,平滑度较好,证明了该算法的有效性和可行性。 相似文献
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寻径避障是水果采摘机器人中一个重要的经典问题。随着我国机械自动化、计算机控制系统和测试计量行业突飞猛进的发展,对水果采摘机器人自主寻径避障有了更高的要求。为了更好地满足现代农业种植生产的需要,启发式智能学习型寻径避障成为采摘机器人研究的热点。为此,基于启发性智能轨迹优化算法,采用传感器检测系统,设计和研究了水果采摘机器人自主寻径避障系统,并利用Mat Lab仿真软件进行了验证分析。结果表明:在复杂路况环境下,针对不同目标和路径要求,该采摘机器人能灵活避开作业途径中障碍物,具有很强的学习和适应能力,且系统运行稳定、可靠性强。 相似文献