果蔬采摘机器人
采摘机器人关键技术
•4 目标的探测与定位技术：
•对作业对象的正确识别和定位是任何农业机 器人正常工作所必需的前提。
5自主导航与路径规划：
自主导航是具有开放式结构农业机器人应具备 的重要认知特性。
6 苹果采摘机器人末端执行器 如下图：
• 1 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 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，而且其应用的季节性较强，使用效率较低。
• 目前，农业机器人额适应性和通用性不足，智能化程度仍 旧不够高等使得难以适应复杂多变的农业生产环境；再者， 现在农业机器人的生产成本高、效率低。这两方面的原因 使得农业机器人尚不合适走出实验室进行广泛的推广使用。 随着各国对农业机器人发展的不断重视，同时对农业机器 人的开发研究在资金和人力上的不断支持，相信农业机器 人会得到一个长足的发展，并最终会走出应用，为农业发 展做出自己的贡献。随着我国民经济的高速发展，农业产 业结构的调整以及新技术的应用，机器人也定会广泛的应 用到我国农业生产中。
• 4 日本冈山大学研制的葡萄采摘机器人 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,为了提高使用效率 ,开发了多种末端执行器,除了能完成采摘作业,更换其他的末端执行器 还可以完成喷雾、 套袋和修剪枝叶等作业
• 5 甜瓜收获机器人以色列和美国联合研制了一台甜瓜采摘机器人。该 机器人主体架设在以拖拉机牵引为动力的移动平台上 ,采用黑白图像 处理的方法进行甜瓜的识别和定位 ,并根据甜瓜的特殊性来增加识别 的成功率。试验表明 ,该机器人可以完成 85%以上的田间甜瓜的识别 和
果树采摘机器人控制与避障技术
2023-11-04
contents
目录
• 果树采摘机器人概述 • 控制技术 • 避障技术 • 采摘机器人案例研究 • 技术挑战与未来发展 • 参考文献
01
果树采摘机器人概述
定义与特点
定义
果树采摘机器人是一种能够模拟和替代人工采摘水果的自动化机械设备。
特点
具有高效、精准、低成本、无损伤等特点，是现代农业的重要组成部分。
实时感知环境变化，调整机器人的行为模式以适应不同场景和需求。
03
避障技术
基于传感器的避障
超声波传感器
利用超声波的反射和传播 特性，检测前方障碍物， 实现避障。
红外传感器
利用红外线的反射和传播 特性，检测前方障碍物， 实现避障。
激光雷达传感器
利用激光雷达扫描前方环 境，获取障碍物的位置、 形状和距离信息，实现避 障。
信号传输
依靠无线通信技术，将控制信号传输到机器人，使其按照指 令进行动作。
自主控制
路径规划
通过预设路径或实时建图，使机器人能够自动导航并到达目标果树。
动作决策
根据机器人传感器获取的信息，自动判断并执行采摘动作。
智能控制
学习与优化
通过机器学习算法对机器人行为进行优化，提高采摘效率与成功率。
适应环境变化
适用于大规模和高精度要求的果树采 摘场景，能够大幅提高采摘效率和降 低人工成本。同时，还能够为其他领 域的自动化控制提供新的思路和方法 。
05
技术挑战与未来发展
技术挑战
感知与识别
果树采摘机器人需要具备精准的 感知和识别能力，能够识别出不 同品种、成熟度和位置的水果， 并判断其是否符合采摘条件。这 需要研究和发展新的传感器技术 以及图像识别和机器学习算法。
蔬果采摘机器人
对于很多蔬菜水果种植户来说，没到是收获的季节，既开心丰收，又烦恼该如何进行采摘，近年来科技力量的不断注入，帮助种植户们解决了采摘难的问题，大大提升了效率以及更好的保证产品的质量。
采摘机器人是利用人工智能和多传感器融合技术，基于深度学习的视觉算法，引导机械手臂完成识别、定位、抓取、切割、回收任务的高度协同自动化系统，采摘成功率可达90%以上，可解决复杂的果蔬收获难题，应用于现代农业园区，是智慧农业的标志性产品。
产品特点
l 利用多传感器融合技术，对采摘对象进行信息获取、成熟度判别、并确定收获目标的三维空间信息及视觉标定。
l 能够引导机械手与末端执行器完成抓取、切割、回收任务的高度协同自动化系统。
l 可以在实现无人值守情况下，自动导航、自动识别、自动完成机械臂运动及机械手采摘。
产品指标
以上就是相关内容的介绍，希望可以帮助了解这一产品，同时如有这方面的兴趣或需求可以咨询了解一下南京矽景自动化技术有限公司。
果蔬采摘机器人研究进展与展望
果蔬采摘机器人研究进展与展望金慧迪（西北农林科技大学，机械与电子工程学院，712100）摘要：本文主要介绍了果树采摘机器人的特点及国内和美国、日本、荷兰、英国等国外的研究进展，并且对研究过程中所存在的一些问题提出了一系列的解决方案，对未来果蔬机器人的发展进行了展望。
关键词：机器人：果树采摘：研究进展在果蔬生产作业中，收获采摘约占整个作业量的40%。
采摘作业质量的好坏直接影响到果蔬的储存、加工和销售，从而最终影响市场价格和经济效益。
由于采摘作业的复杂性，采摘自动化程度仍然很低。
目前国内果蔬采摘作业基本上还是手工完成。
随着人口的老龄化和农业劳动力的减少，农业生产成本也将提高。
因此，发展机械化收获技术，研究开发果蔬采摘机器人，具有重要的意义。
一、果蔬采摘机器人的特点1.1 作业对象的非结构性和不确定性果实的生长是随着时间和空间而变化的，生长的环境是变化的、未知的和开放性的，直接受土地、季节和天气等自然条件的影响。
这就要求果蔬采摘机器人不仅要具有与生物体柔性相对应的处理功能，而且还要能够顺应变化无常的自然环境，在视觉、知识推理和判断等方面具有相当高的智能。
1.2 作业对象的娇嫩性和复杂性果实具有软弱易伤的特性，必须细心轻柔地对待和处理。
且其形状复杂，生长发育程度不一，相互差异很大。
果蔬采摘机器人一般是作业、移动同时进行，行走不是连接出发点和终点的最短距离，而是具有狭窄的范围、较长的距离及遍及整个田间表面等特点。
1.3 良好的通用性和可编程性由于果蔬采摘机器人的操作对象具有多样性和可变性，要求具有良好的通用性和可编程性。
只要改变部分软、硬件，变更判断基准，变更动作顺序，就能进行多种作业。
例如，温室果蔬采摘机器人，更换不同的末端执行器就能完成施肥、喷药和采摘等作业。
1.4 操作对象和价格的特殊性果蔬采摘机器人操作者是农民，不是具有机电知识的工程师，因此要求果蔬采摘机器人必须具有高可靠性和操作简单的特点；另外，农业生产以个体经营为主，如果价格太高，就很难普及。
果蔬采摘机器人
PART 2
工作原理
工作原理
果蔬采摘机器人的工作原理主要基于传感器和机器视觉技术。首先， 机器人通过GPS和地理信息系统(GIS)技术，确定果园的位置和布局。 然后，机器人利用机器视觉技术，通过高清摄像头获取果园的图像信 息，再通过计算机视觉算法对图像进行处理和分析，以识别和定位成 熟的果蔬。同时，机器人还配备有多种传感器，如温度、湿度、光照 等，以监测果园的环境参数
然而，果蔬采摘机器人的发展也面临着一些挑战。首先，机器人的制造成 本较高，需要大量的研发和试验工作。其次，机器人的运行和维护需要专 业技术人员支持，增加了使用成本。此外，机器人还需要进一步优化和完 善其功能和技术性能，以满足不同果园的采摘需求
PART 5
未来展望
未来展望
随着科技的不断进
未来，机器人
果蔬采摘机器 人
-
1
简介
2
工作原理
3
技术特点
4
优势与挑战
5
未来展望
PART 1
简介
简介
果蔬采摘机器人是一种 自动化农业设备，主要 用于采摘水果和蔬菜
这种机器人通过先进的 传感器和机器视觉技术 ，可以在不同的环境和 气候条件下，准确地识 别和采摘成熟的果蔬
果蔬采摘机器人的出现 ，大大提高了采摘效率 ，减少了人力成本，是 现代农业发展的重要方 向之一
量
最重要的是，果蔬采摘机器人采用了先 进的机器视觉技术，能够通过图像处理 和分析，准确地识别和定位成熟的果蔬。 这种技术不仅提高了采摘效率，还能保 证采摘的果蔬质量。此外，机器人还具 有一定的自我学习能力，能够在实践中 不断优化采摘策略和路径规划，提高采
摘效果
PART 4
优势与挑战
种果蔬采摘竞赛机器人的设计
种果蔬采摘竞赛机器人的设计竞赛机器人的设计是基于高效、精确和自动化的原则，旨在提高果蔬采摘的效率和质量。
下面我将详细介绍这款机器人的设计。
一、机器人的结构和执行机构：1.结构设计：机器人的结构采用轻巧、紧凑的设计，以便在狭小的果蔬园地中自由活动。
机器人的主体部分由高强度、轻质的材料构成，以减少机器人的自身重量，提高机器人的机动性和灵活性。
2.执行机构：机器人配备了多个执行机构，包括机械臂、摄像机、传感器等。
机械臂用于采摘果实，其中的抓取器可以根据不同果蔬的形状和大小进行调整。
摄像机用于监控果蔬的生长情况和位置信息。
传感器用于检测果实的成熟度和质量。
二、机器人的感知和定位系统：1.相机视觉系统：机器人配备了高分辨率的相机，可以获取果实的图像信息。
通过图像处理算法，机器人可以实时识别出果实的位置、大小和成熟度。
2.定位系统：机器人通过激光雷达或GPS等定位技术，确定自身的位置和姿态，以便精确地定位和采摘果实。
三、机器人的控制系统：1.控制算法：机器人采用先进的控制算法，以实现自主操作和快速响应。
通过与相机和传感器的配合，机器人可以实时感知果实的状态和环境的变化，并做出相应的决策。
2.控制器：机器人配备了高性能的控制器，其运行速度和计算能力可以满足机器人复杂的控制需求。
控制器可以根据预设算法和规则，精确地控制机械臂的运动、摄像机的焦距和传感器的灵敏度。
四、机器人的智能决策系统：1.决策算法：机器人配备了智能决策算法，可以根据果蔬的生长情况、成熟度和质量，以及当前的环境条件，进行智能化的决策。
例如，机器人可以根据果蔬的成熟度和质量，决定是否采摘该果实，以及确定采摘的方式和顺序。
2.数据处理和分析：机器人通过处理和分析大量的数据，可以根据历史数据和趋势预测果蔬的生长情况，并提前做出相应的调整和决策。
五、机器人的安全保护系统：1.碰撞检测：机器人配备了碰撞检测传感器，并通过控制系统实时监测机器人周围的环境。
采摘机器人简介
.
目录
1摘要 2果树采摘机器人的特点 3国内外采摘机器人的研究进展 4采摘机器人的结构组成 5果蔬采摘机器人的主要问题和关键技术
6参考文献
.
1采摘机器人的特点
①作业对象娇嫩、形状复杂且个体状况之间的差 异性大，需要从机器人结构、传感器、控制系统 等方面加以协调和控制； ②采摘对象具有随机分布性，大多被树叶、树枝 等掩盖，增大了机器人视觉定位难度，使得采摘 速度和成功率降低，同时对机械手的避障提出了 更高的要求； ③采摘机器人工作在非结构化的环境下，环境条 件随着季节、天气的变化而发生变化，环境信息 完全是未知的、开放的，要求机器人在视觉、知 识推理和判断等方面有相当高的智能；
.
3．2机械手
机械手又称操作机，是指具有和人手臂相似的动作功 能，并使工作对象能在空间内移动的机械装置，是机 器人赖以完成工作任务的实体。在收获机器人中，机 械手的主要任务就是将末端执行器移动到可以采摘的 目标果实所处的位置，
直角坐标
圆柱坐标
极坐标
球坐标
多关节 （类人）
其工作空间要求机器人能够达到任何一个目标果实。 相比其它结构比较起来，要求更加灵活和方便。机械 手的自由度是衡量机器人性能的重要指标之一，它直 接决定了机器人的运动灵活性和控制的复杂性。
西红柿
葡萄
目对于西瓜等作物的藤茎在地面上的果实，使用上述两 种行走装置显然不适合。移动机构的设计必须要保证机 器人运动平稳和灵活避障。荷兰开发的黄瓜收获机器人 以铺设于温室内的加热管道作为小车的行走轨道。日本 等尝试将人形机器人引入到移动式采摘机器人中；但这 种技术目前还不成熟，有待进一步的研制开发。采用智 能导航技术的无人驾驶自主式小车是智能采摘机器人行 走部分的发展趋势。
果蔬采摘机器人研究现状与发展
农业作为我国重要的经济产业支柱，其发展的道路上存在着众多的问题。
在城镇化不断推进和人口老龄化现象日益严重以及大量青年人外出务工等的驱动下，农村严重缺乏生产劳动力，而缺乏生产劳动力是农业发展面临的主要问题之一[1]。
目前，我国果蔬等农作物采摘方式以人工采摘方式为主，由于劳动力的不足，大量的人工成本严重影响了果蔬生产效益。
因此，随着国家的发展，农业的发展逐渐从传统农业向智能化、智慧化农业发展，因而在农业生产中普及智能化设备、降低成本、提高工作效率，将成为未来农业发展的必然趋势，研发制造适用于果蔬等农作物采摘的机器人，代替人工进行农业生产，对于推进农业智能化和现代化进程具有重要意义[2]。
1果蔬采摘机器人的作业特性分析
1.1采摘对象多样化，生长环境差异化
果蔬的种类繁多，其大小、形状、颜色、重量以及坚硬度都有很大的差别，对于坚硬度不高的果蔬采摘时容易造成损坏，所以在作业时，采摘机器人需要根据果蔬的大小去调整末端执行器以及控制抓取力度。
由于果蔬的生长受到环境因素的影响很大，而环境也存在着很大的差异性，所以采摘机器人的采摘作业环境也就大不相同，进而对其提出了更高的要求。