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正鉴于鲜食樱桃番茄人工采摘耗时、费力的问题,设计了一种新型采摘机器人,以期将来代替或辅助人工采摘番茄。该机器人主要包括果实识别视觉单元、采摘手爪、机械臂、果实收集装置以及轨道式承载平台。针对日光温室番茄栽培环境,确定了采摘机器人构型方案和工作流程。本文详细介绍了机器人3个关键部件:用以承载机器人在地 相似文献
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《江苏农业科学》2018,(21)
为实现温室大棚内番茄的自动采摘工作,通过模拟人工采摘番茄的过程设计了基于五自由度机械臂的番茄智能采摘机器人,主要由定位导航系统、双目视觉系统和五自由度机械臂等组成。首先,通过对五自由度机械臂进行建模,求解出各关节的角度与目标点坐标的关系;然后利用双目视觉系统对植株上番茄的大小和颜色扫描来判断成熟程度,并定位目标中心点的三维坐标,再将其转化到机械臂坐标系下,最终通过控制各关节的舵机将末端执行器送到成熟番茄的位置完成采摘任务。对五自由度机械臂的控制精度进行测试,结果表明:在9个不同高度和不同方向的目标点中最大的距离偏差仅为6. 71 mm;在实际作业试验中,采摘成功率高达94. 82%,而单颗平均采摘耗时仅为9. 94 s,完全满足设计的要求,能够胜任温室内大规模番茄采摘的工作。 相似文献
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温室采摘机器人末端执行器研究进展 总被引：3，自引：0，他引：3
采摘是温室果蔬生产工作中最耗费劳动力和时间的环节之一,随着机械化作业水平的提高,越来越多的温室采摘机器人被应用于温室果蔬采摘作业中。末端执行器作为温室采摘机器人的关键部件,在提高采摘机器人采摘效率和作业稳定性方面发挥着重要作用。文章概括了国内外番茄、黄瓜、草莓、甜椒等温室大宗果蔬的采摘机器人末端执行器的研究现状,通过分析已研制的末端执行器的功能、原理和主要结构,总结目前温室采摘机器人末端执行器研究过程中的主要问题以及未来的研究方向。 相似文献
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针对机器人末端柔性负载的残余振动问题，提出了一种多自由度采摘机械臂振动的滑模控制方法。考虑到组成结构、运动原理、动力方式等因素，构建了多自由度采摘机械臂数学模型。获取采摘机械臂的振动信号，并对其进行特征分析，计算机械臂振动控制量，生成采摘机械臂全局滑模面，设计了具有自动调节系数的滑膜控制器。对比实验显示，优化后的滑膜控制器由于工作时机械臂的运动参数会根据采摘任务产生动态变化，机械臂振动幅值明显减小，振动频率下降，而且能够消除轮廓误差，振动抑制效果明显，能够适合采摘需要。 相似文献
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利用机器人采摘柑橘果实需要解决机械臂运动过程中对障碍物的感知与避障问题。根据枝干的特征对枝干进行分段标记,使用深度学习Mask R-CNN神经网络进行训练、识别,然后与Kinect v2相机得到枝干障碍物关键点的三维信息进行重建。应用快速扩展随机树（rapidly-exploring random trees,RRT）的改进算法进行机械臂的避障运动规划。搭建了仿真及控制平台,并在实验室环境下通过课题组自行研制的柑橘收获机器人进行了验证,结果表明,样机避障成功率为90.7%,平均规划时间为1.5 s。上述结果为进一步进行实际环境采摘奠定了基础。 相似文献
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【目的】为解决非结构化环境下采用深度强化学习进行采摘机械臂路径规划时存在的效率低、采摘路径规划成功率不佳的问题,提出了一种非结构化环境下基于深度强化学习(Deep reinforcement learning, DRL)和人工势场的柑橘采摘机械臂的路径规划方法。【方法】首先,通过强化学习方法进行采摘路径规划问题求解,设计了结合人工势场的强化学习方法;其次,引入长短期记忆(Longshort term memory,LSTM)结构对2种DRL算法的Actor网络和Critic网络进行改进;最后,在3种不同的非结构化柑橘果树环境训练DRL算法对采摘机械臂进行路径规划。【结果】仿真对比试验表明：结合人工势场的强化学习方法有效提高了采摘机械臂路径规划的成功率;引入LSTM结构的方法可使深度确定性策略梯度(Deep deterministic policy gradient,DDPG)算法的收敛速度提升57.25%,路径规划成功率提升23.00%;使软行为评判(Soft actor critic,SAC)算法的收敛速度提升53.73%,路径规划成功率提升9.00%;与传统算法RRT-connec... 相似文献
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采摘作业约占整个果蔬生产作业量的40%,自动化程度仍然很低,目前国内采摘作业基本上都是手工进行,因此研究采摘机械臂具有巨大的应用价值。 相似文献
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基于SA-PSO算法采摘机械臂参数优化 总被引：1，自引：0，他引：1
当前油茶果的采摘方式为人工采摘,采摘方式落后,采摘效率低,导致生产成本高,严重制约油茶产业的健康发展。为解决这一问题,实现油茶果机械化和自动化采摘,设计了一款振动式油茶果采摘机。油茶果采摘机工作过程中采摘机械臂的结构尺寸将会限制其工作的范围。为确保采摘机能高效率的采摘油茶果,对采摘机械臂进行参数优化,寻找最优参数。结合实地考察的结果,确定优化设计的变量为举升液压缸行程Sj、伸缩液压缸行程Ss、俯仰液压缸行程Sf,建立目标函数,确定约束条件。基于SA-PSO算法,对油茶果采摘机械臂进行结构参数优化,得到最优参数解:举升液压缸行程为Sj=154mm,伸缩液压缸行程为Ss=320mm,俯仰液压缸形成为Sf=166mm,为采摘机的优化设计了提供了理论数据支持。 相似文献
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介绍了发明问题解决理论(TRIZ)的一些基本原理及应用方法.对其中40个发明原理、冲突解决矩阵、物质-场分析进行说明,并应用到蓝莓采摘机器人进行的具体设计研究.提出了蓝莓采摘机器人的总体设计方案,着重对末端执行器和机械手自由度、手腕、手臂的运动形式进行分析设计. 相似文献
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柑橘采摘机器人末端执行器设计与试验 总被引：2，自引：0，他引：2
作为采摘机器人的重要组成部分,末端执行器是与采摘对象直接接触的最后执行部件,由于其采摘对象的特殊性,末端执行器的研制成为了农业机器人尤其是果蔬采摘机器人的关键技术之一,它的性能优异程度直接影响机器人的收获效率。基于仿生学理念,以蛇的吞咽动作和上颚结构为构型设计原型,提出末端执行器设计的机构构型,并完成末端执行器的初步模型设计。完成其控制系统设计与气压驱动系统设计,实现下位机控制器Arduino与PC上位机的通信。根据柑橘果实的生长情况与该型末端执行器作业状态分析,设计了末端执行器采摘试验,完成其采摘成功率分析与采摘执行系统优化。 相似文献
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背负式林果采摘机的人机工程学评价 总被引：1，自引：1，他引：0
为了研究背负式林果采摘机的人机工程学特性, 通过林果采摘手臂疲劳实验, 建立了基于表面肌电信号的上肢肱二头肌疲劳评价模型, 并结合心率测试对比分析背负式林果采摘机和手持式采摘机的手臂疲劳特性。结果表明:操作背负式林果采摘机心率增加比小于手持式采摘机; 同时手臂疲劳程度也小于手持式采摘机。背负式林果采摘机较手持式采摘机更加省力, 能够有效地缓解肌肉疲劳。 相似文献
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采取文献综述与经验总结相结合的方法,对国内外香蕉采摘机械的现状进行研究;从香蕉采摘机械手与自动化采摘机械2个方面对文献知识进行梳理与归纳。结果表明:1)国内外出现众多的香蕉采摘机械手,包括采摘机械夹持装置、支撑装置、切割装置等,可以实现替代人工,降低果实损伤的目的。2)目前集采摘、运动于一体的自动化香蕉采摘机械,极大的提高了香蕉采摘的效率,促进香蕉产业快速发展。3)多功能、智能化香蕉采摘机械仍然是当前香蕉采摘机械的研究重点。针对香蕉采摘机械发展过程中存在的不足,提出如下的发展方向:深入研究香蕉采摘机械的行走装置,实现快速运动与灵活转向;在当前自动化采摘机械的基础之上,全面研究香蕉果实视觉识别系统与计算机决策系统;进一步研究移动小车与机械臂,增强香蕉采摘机械的抗倾覆能力;香蕉采摘、落梳与包装一体机或可更换机械手的多功能化果实采摘机是未来香蕉采摘机械的研究热点。 相似文献