农业生产机械化论文-果蔬采摘机器人国内外研究现状
果园采摘机械化发展现状及展望

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目录
• 果园采摘机械化发展现状 • 机械化采摘技术及设备 • 机械化采摘的优势与问题 • 果园采摘机械化发展展望 • 结论与建议
01
果园采摘机械化发展现状
国外发展情况
高效省力
果园采摘机械化的主要目标是提 高采摘效率,减轻人工劳动强度 ,国外在这方面已经取得了显著
人才瓶颈
果园采摘机械化需要专业的技术 人才进行操作和维护,而我国在
这方面的人才储备不足。
02
机械化采摘技术及设备
机械臂采摘技术
技术原理
通过高精度机械臂模拟人 手臂运动,实现水果的精 准抓取和采摘。
优势
高精度、高效率,减少人 工成本。
不足
技术门槛高,维护成本相 对较高。
激光切割技术
技术原理
利用激光束照射水果表面,诱导水果瞬间裂开, 实现采摘。
虽然机械化采摘具有诸多优势 ,但目前机械化率仍然较低,
需要进一步推广。
发展建议
加强技术研发
鼓励科研机构和企业加大技术 研发力度,提高机械化采摘设
备的性能和适应性。
完善政策支持
政府可以出台相关政策,对机 械化采摘设备采购、果园改造 等方面给予支持,推动机械化 采摘的发展。
建立示范基地
选择一些代表性的果园,建立 机械化采摘示范基地,通过示 范效应带动更多果园采用机械 化采摘。
效率。
03
物联网技术
物联网技术的应用将实现果园的全面智能化。通过传感器和网络连接,
可以实时监测果园的温度、湿度、光照等环境因素,为采摘提供更加准
确的数据支持。
政策支持与产业发展
政策支持
政府将加大对果园采摘机械化的支持 力度,推动技术创新和产业发展。政 府将出台相关政策和规划,为果园采 摘机械化提供资金和政策支持。
《2024年智能移动式水果采摘机器人系统的研究》范文

《智能移动式水果采摘机器人系统的研究》篇一一、引言随着科技的飞速发展,农业自动化和智能化已成为现代农业发展的重要方向。
其中,智能移动式水果采摘机器人系统的研究,不仅对于提高水果采摘效率、降低人工成本、减少采摘过程中的损失具有重要意义,而且有助于推动农业现代化进程。
本文将对智能移动式水果采摘机器人系统的研究进行详细阐述,以期为相关研究提供参考。
二、研究背景及意义水果采摘是一项劳动强度大、技术要求高的工作。
传统的人工采摘方式存在效率低下、成本高、易损伤果实等问题。
而智能移动式水果采摘机器人系统,通过集成传感器、控制系统、执行机构等设备,实现自主导航、定位、识别、采摘等功能,有效解决了人工采摘的难题。
因此,研究智能移动式水果采摘机器人系统,对于提高水果采摘效率、降低生产成本、保护果实品质具有重要意义。
三、系统构成及工作原理智能移动式水果采摘机器人系统主要由移动平台、视觉识别系统、机械臂及末端执行器等部分组成。
其中,移动平台负责机器人的行走和定位;视觉识别系统通过图像处理和机器视觉技术,实现对果实的识别和定位;机械臂及末端执行器则负责完成果实的采摘任务。
工作原理方面,机器人首先通过移动平台自主导航至果树附近,然后通过视觉识别系统识别和定位果实。
接着,机械臂根据视觉系统的指令,调整姿态和位置,使用末端执行器进行采摘。
整个过程中,机器人可实现自主决策、协调控制,提高采摘效率和准确性。
四、关键技术及研究进展智能移动式水果采摘机器人系统的研究涉及多项关键技术,包括自主导航与定位技术、果实识别与定位技术、机械臂及末端执行器设计等。
其中,自主导航与定位技术是实现机器人自主行走和精确定位的关键;果实识别与定位技术则关系到机器人的采摘准确性和效率;机械臂及末端执行器的设计则直接影响机器人的作业性能和可靠性。
近年来,国内外学者在智能移动式水果采摘机器人系统方面取得了显著的研究进展。
例如,在自主导航与定位技术方面,研究人员通过优化算法和硬件设备,提高了机器人的行走速度和定位精度;在果实识别与定位技术方面,利用深度学习和计算机视觉等技术,实现了对果实的快速识别和准确定位;在机械臂及末端执行器设计方面,通过优化机械结构和控制算法,提高了机器人的作业效率和可靠性。
农业机器人的研究现状及未来发展方向展望

农业装备农业开发与装备 2022年第6期农业机器人的研究现状及未来发展方向展望张 琛(中北大学机械工程学院,山西太原 030051)
摘要:通过叙述农业机器人领域国内外研究现状,分析了目前我国在该领域与国外的差距,并指出了我国农业机器人技术发展缓慢主要是受工业制造水平、研究制造成本和智能化组件与系统应用三个方面的制约。同时,对农业机器人未来研究方向进行展望,指出未来相关领域研究重点应偏向实现农业机器人轻便化、模块化和自主化,并给出了相关理由,以期望为我国未来农业机器人技术的发展提供参考。关键词:农业机器人;研究现状;智能化;发展展望0 引言农业技术是国民经济发展的基础,农业发展水平直接影响到国民经济的发展和社会运行的稳定。我国作为世界农业大国之一,农业技术问题是影响社会经济发展的根本因素。自古以来,我国将传统种植业作为农业生产的基础并进行重点发展,但受到我国土壤质量、气候等环境因素影响,我国可耕作土地面积相对较小,同时由于生产力水平较低、相关技术短缺等问题,致使我国农业发展速度较缓。但随着科学技术的不断发展、生产力水平的持续提高,在农业生产领域出现了一大批智能化机器人。1 农业机器人概述农业机器人是指进行特定农业生产活动的特种机器人。是一种由一个或多个程序软件控制,能对不同种类作物和环境进行智能感知,配备有机器视觉、传感模组等检测组件并能进行智能运算的自动化或半自动化设备[1]。与传统工业领域机器人相比,农业机器人面临工作结构不确定、作业环境复杂和特殊的作业对象,在技术上具有更大挑战性。2 国内外相关课题研究概述2.1 国外农业机器人研究现状国外发达国家对农业机器人相关技术的研究起步早、成果多。作为涉足农业机器人领域最早、市场发展最成熟的日本,早已于20世纪60年代实现了以小型机械替代手工进行农业劳动,并在70年代后期开始了对农业机械领域的探索,在70年代末针对西红柿采摘机器人展开了研究[2]。目前,日本已研究并开发出西红柿采摘机器人、黄瓜采摘机器人、马铃薯收获机器人、草莓采摘机器人、水稻育苗机器人、插秧机器人、嫁接机器人、施肥机器人、农药喷洒机器人等涉及多个不同农业生产过程的农业机器人。同时,得益于其丰富的理论研究和实践经验以及政策支持,日本已基本实现全国农业机械化、自动化生产,并且2017年Spread公司在京都府龟冈市建立了世界上第一个智能化机器人农场[3]。日本研究开发出的西红柿采摘机器
水果采摘机器人视觉系统的发展现状研究论文

水果采摘机器人视觉系统的发展现状研究论文水果采摘机器人视觉系统的发展现状研究摘要:水果采摘机器人的研究始于上世纪70年代末,国内外专家通过近三十年的研究发表了大量的研究论文和报告,同时也相应的开发了各种原型机。
视觉系统作为农业采摘机器人的核心部分之一,直接影响到采摘效率和成功率,所以它已经成为采摘机器人研究的一个重点和热点。
本文侧重对国外发展情况的研究,通过对国外的相关文献进行全面检索。
对国内外水果采摘机器人视觉系统的特点进行了分析和归类,并对研究的现状进行了综述。
按照水果采摘机器人视觉系统的硬件(采摘水果的不同)进行分类,介绍了几种典型水果采摘机器人视觉系统的组成器件和果实探测算法,讨论并比较了这些方法的效率和适用性。
分析水果采摘机器人视觉系统存在的问题和有待改进的方面,并初步提出笔者的设想和建议。
关键词:采摘机器人;视觉系统;探测算法毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺:所呈交的毕业设计(论文),是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
尽我所知,除文中特别加以标注和致谢的地方外,不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果,也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体,均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
作者签名:日期:指导教师签名:日期:使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计(论文)的规定,即:按照学校要求提交毕业设计(论文)的印刷本和电子版本;学校有权保存毕业设计(论文)的印刷本和电子版,并提供目录检索与阅览服务;学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文;在不以赢利为目的前提下,学校可以公布论文的部分或全部内容。
作者签名:日期:学位论文原创性声明本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
农业果树采摘机器人功能实现及试验研究

农业果树采摘机器人功能实现及试验研究【摘要】本文主要介绍了农业果树采摘机器人的功能实现及试验研究。
首先介绍了研究背景和研究意义,随后详细介绍了农业果树采摘机器人的设计原理和功能实现技术。
接着介绍了农业果树采摘机器人的实验方法和试验结果,并提出了改进方向。
结论部分分析了农业果树采摘机器人的应用前景,总结了研究成果,并展望了未来的发展方向。
通过本文的研究,可以为农业领域提供更高效、节约成本的采摘解决方案,推动农业生产向智能化、自动化方向发展。
【关键词】农业果树采摘机器人、功能实现、试验研究、设计原理、技术、实验方法、试验结果、改进方向、应用前景、研究成果总结、展望未来、研究背景、研究意义。
1. 引言1.1 研究背景农业果树采摘机器人的研究背景十分重要。
随着人口的增加和城市化进程的加快,传统的人工采摘劳动力成本越来越高,而且难以满足果树种植业快速发展的需求。
引入农业果树采摘机器人成为解决劳动力短缺和提高采摘效率的重要途径。
目前,国内外关于农业果树采摘机器人的研究还处于起步阶段,尚未形成成熟的技术体系。
果树种类繁多,不同果实形态大小不一,加之果枝交错复杂,对机器人的感知、定位、抓取等技术提出了更高的要求。
研究农业果树采摘机器人的设计原理和功能实现技术,探索适合不同果树的采摘机器人方案,具有重要的理论和实践意义。
本研究旨在利用先进的机械臂技术、视觉识别技术和智能控制技术,设计开发一种适用于不同果树的采摘机器人,提高果树采摘效率,减少人力成本,推动果树种植业的现代化发展。
1.2 研究意义农业果树采摘机器人的研究意义在于提高农业生产效率,减轻农民的劳动强度,解决人工采摘劳动力短缺的问题。
随着农业现代化的发展和人口老龄化趋势,传统的人工采摘方式已经无法满足果树种植业的需求。
农业果树采摘机器人的问世,将极大地提升果园的生产效率,减少采摘成本,提高果实品质,增加果农的收入。
农业果树采摘机器人还能够有效地避免因为人为操作而带来的损伤和浪费,保证果园的生产稳定性和可持续性发展。
国内外蔬菜收获机的现状与市场状况

期力更强;(2)间断工作,减少了对拖拉机电瓶的影响。
参考文献:[1]张晓先.黑龙江省农作物秸秆资源化工程发展方略研究[D].哈尔滨工业大学学报,2015:144.[2]刘钟龄.北方草原生态安全与绿色产业基地的发展[J].内蒙古大学学报(自然科学版),2017,17:362~371.[3]田童.新疆棉花秸秆资源化的潜力研究[D].乌鲁木齐:新疆农业大学,2016:156.[4]王立敏,杨月.中国农村雾霾问题的分析与治理研究[J].南方农机,2017,12:196~197.[5]洪军,陈志宏,李新一等.我国牧草种质资源收集保存现状与对策建议[J].中国草地学报,2017,39(6):99~105.[6]郭博,贺敬良,王德成等.秸秆打捆机研究现状及发展趋势[J].农机化研究,2018,01:264~268.[7]韩鲁佳,闫巧娟,刘向阳等.中国农作物秸秆资源及其利用现状[J].农业工程学报,2002,18(3):87~91.[8]王俊棋.玉米秸秆收集打捆技术的分析与研究[D].长春:吉林农业大学,2016:47.[9]黄伟.D型打结器动作功能分析研究[D].呼和浩特:内蒙古农业大学,2009:52.[10]高雄,汤岩,胡东阳等.D型单结绳打结器关键部件逆向设计与结构优化[J].农机化研究.2017,2:27~31.[11]王景祥.气动控制阀流场特性分析研究[D].呼和浩特:内蒙古工业大学,2016:62.[12]邓小明.可编程控制器定时器功能扩充[J].工业控制计算机.1993,2:32.[13]张志国.光学元件表面的洁净风刀冲扫技术研究[D].哈尔滨:哈尔滨工业大学,2015:65.[14]酆杰,王刚.空气悬架电控系统的构成及其功能[J].现代商贸工业.2014,20:193.[15]潘垚池,刘金平,许雄文等.混合工质低温制冷系统的优化控制方案[J].真空与低温,2018,02:66~70.[16]吴双应.对流换热过程的热力学分析及其应用[D].重庆:重庆大学,2004:195.[17]严天,高佳佳,徐新华.套管封装相变材料准稳态传热模型研究[J].建筑科学.2018,02:143~148.[18]达道安.真空设计手册[M].国防工业出版社,1991:101.我国蔬菜播种面积达到2000万hm2,年产量超过7×108t,人均占有量超500kg,均位居世界首位,其中设施蔬菜的种植面积达386.2万hm2[1-2]。
国内外农业机械化现状与发展趋势分析

国内外农业机械化现状与发展趋势分析农业机械化是指农业生产中利用农业机械设备进行生产作业的过程。
随着科技的发展和人工成本的上升,农业机械化已经成为提高农业生产效率和农民收入的重要手段。
本文将对国内外农业机械化的现状和发展趋势进行分析。
就国内农业机械化现状而言,我国农业机械化发展迅速,不断取得新的成就。
在机械化率方面,我国农业机械化水平不断提高,农机使用面积和农机总动力稳步增长。
农机服务企业也在不断发展壮大,为农业生产提供了广泛的服务。
农机产品的品种也在不断丰富,适用于不同地区和不同作物的农机设备不断涌现。
国内农业机械化还存在一些问题和挑战。
农业机械化水平仍然不高,与农业发展水平不相适应。
目前,我国农业机械化水平远低于发达国家,机械化程度和效益仍然比较低。
农机产品的技术水平相对较低,不能完全满足农业生产的需求。
还有一些地区和农民对农机设备的认可度和使用率较低,造成资源浪费和效益低下。
相比之下,国外农业机械化水平较高。
发达国家的农业机械化水平较高,农机使用广泛且效益显著。
发达国家的农业机械产品技术先进,设备性能优良,能够提高农业生产效率和减少劳动力成本。
发达国家还注重农机设备的研发和创新,不断推出新的农机产品,适应不同的农业需求。
针对国内外农业机械化的发展趋势,可总结为以下几点。
农业机械化的智能化和自动化趋势明显。
随着人工智能和大数据技术的发展,农业机械设备将更加智能化和自动化,能够实现农业生产的精准化和高效化。
农业机械设备的多功能化和模块化趋势明显。
未来的农机产品将更加多功能化,能够适应不同农业生产环境和需求,具有更强的适应性和灵活性。
农业机械化与农业科技的融合将进一步加强。
农业机械化作为农业科技的重要组成部分,将与农业科技紧密结合,共同推动农业生产的发展和提升。
农业机械化的可持续发展将成为未来的重点。
农业机械化不仅要注重经济效益,还要注重生态环境的保护,推动农业生产的可持续发展。
国内外农业机械化的现状与发展趋势分析表明,农业机械化在提高农业生产效率和农民收入方面发挥了重要作用,但仍存在一些问题和挑战。
国内外农业机械化现状与发展趋势分析

国内外农业机械化现状与发展趋势分析农业机械化是指利用各种农业机械设备和现代化技术手段,提高农业生产效益和农产品质量的过程。
在过去几十年里,农业机械化在国内外得到了快速发展,并在农业生产中发挥着重要作用。
从国内来看,中国农村地区的农业机械化水平逐年提高。
根据国家统计局的数据,中国农业机械总动力已超过14000万千瓦,农业机械总数超过2500万台。
各类农业机械设备也实现了从简单到复杂、从单一到多功能的转变。
在农业机械主导产品方面,收割机、播种机、拖拉机等设备已得到广泛应用,大大提高了农业生产效率和农作物品质。
农业机械化还推动了农村经济的发展,改善了农民的收入状况。
在国外,农业机械化也取得了显著成就。
农业机械化在发达国家已经达到了较高水平。
美国、德国、日本等国家在农业机械方面具有领先的技术和设备。
这些国家的农机化水平高,机械设备种类齐全,操作技术先进,能够适应不同农业生产环境和需求。
而在发展中国家,农业机械化水平相对较低,主要是由于农民缺乏资金购买和维修农业机械设备。
随着经济的发展和技术的进步,这些国家也在逐渐加强农业机械化建设。
在未来的发展趋势方面,农业机械化可能会朝着以下几个方向发展。
智能农业机械化将成为发展方向。
随着人工智能技术的发展,智能化农业机械将逐渐出现,提高农业机械设备的自主性和智能化程度。
环保型农业机械将得到更多关注。
农业机械的使用对环境产生了一定的负面影响,如噪音、废气等。
未来的农业机械将更注重环保,减少对环境的污染。
农业机械将更多地应用于农村地区。
目前,农业机械主要在大规模农业生产中使用,但在小农户中应用较少。
未来的发展趋势将会更加注重农村地区的农业机械化,服务于广大农民。
农业机械化将更注重科研和技术创新。
农业机械的发展需要依托科研和技术创新,通过有效整合资源,提高农业机械的性能和效果。
农业机械化在国内外得到了快速发展,并在农业生产中发挥着重要作用。
未来,智能化、环保型、农村化、科研创新是农业机械化发展的重要趋势。
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《农业生产机械化》课程论文 论文题目:果蔬采摘机器人国内外研究现状 学 院:________ 专 业:________ 班 级:________ 学 号:________ 学生姓名:________ 指导教师:________
年 月 日 果蔬采摘机器人国内外研究现状 摘要
本文描述了什么是果蔬机器人,果蔬采摘机器人的作用以及国内外果蔬采摘机器人的研究现状并对其作以评价。
关键词:果蔬采摘机器人 国内外 研究现状
Fruit and vegetable picking robot research status at home and abroad
Abstract In this paper, What fruit and vegetable is robot are described in this paper, the effect of harvesting robot, and the research status of fruit and vegetable picking robot at home and abroad and its evaluation.
Keywords: fruit and vegetable picking robot research status at
home and abroad
农业是国民经济的基础, 这是不以人们意志为转移的客观经济规律。农业生产力发展的水平和农业劳动生产率的高低, 决定了农业为其他部门提供剩余产品和劳动力的数量, 进而制约着这些部门的发展规模和速度。只有农业发展了, 国民经济其他部门才能得以进一步的发展。[1]农业机械化是农业现代化的中心环节, 它凝聚着现代科学技术的最新成果, 并配合农业生物等农业技术, 成为发挥增产作用的基本手段和提高劳动生产率、减轻繁重体力劳动的必要条件和根本途径, 从而带来生产力的质的飞跃。
农业机械化是现代农业的重要组成部分[2]:农业机械化就是农业劳动者在进行农业生产过程中,利用机械化代替手工和畜力作业,减轻农业劳动者的劳动强度,从而提高劳动生产效率。农业机械化是建设现代农业的客观要求,现代农业和农村经济结构较之过去有了大的调整,不再是过去的单一经济形式,而是大力发展特色农业、畜牧业等多种经济形式。农业机械化为建设现代农业提供有力的物质技术保证,农业机械在农业生产中的应用,不但突破传统农业生产模式的限制,把人从大量繁重的手工体力劳动中解脱出来,而且实现了人工所不能达到的现代科学农艺要求,提高了农业生产水平。[3]农业机械化为农产品的专业化、商品化生产提高了可能,为农业生产的专业化、规模化奠定了基础,同时农业机械化的发展拓宽了现代农业生产的广度和深度,使农村的二、三产业得到发展,农业生产链得到延长。
果蔬采摘是农业生产链中最耗时耗力的一个环节,其成本高,需要大量的劳动力高强度的工作,但是由于工业生产化的一迅速发展分流了大量农业劳动力以及人口老龄化加剧等原因,使得能够从事农业生产的劳动力越来越少了,单靠人工劳动已经不能满足现状的需要。为解决农业采摘中的实际问题,果蔬采摘机器人的研究与应用已成为一种迫切需要。
果蔬机器人是一类针对水果和蔬菜,可以通过编程来完成采摘等相关作业任务的具有感知能力的自动化机械收获系统【1】,是集机械、电子、信息、智能技术、计算机科学、农业和生物等学科于一体的交叉边缘性科学,需要涉及机械结构、视觉图像处理、机器人运动学动力学、传感器技术、控制技术以及计算机处理等多方面学科领域知识【2】。采摘机器人在解决劳动力不足,降低工人劳动强度,提高工人劳动舒适性,减轻农业化肥和农药对人体的危害、提高采摘果蔬的质量、降低采摘成本、提高劳动生产率、保证果蔬的适时采收、提高产品的国际竞争力多方面具有很大作用。
首先,谈谈国内果蔬采摘机器人的研究现状: 我国对采摘机器人的研究始于20世纪90年代中期,虽然与发达国家还有很大的差距,但是在不少院校和研究学者的努力下也取得了一定的进展。中国农业大学的汤修映等人研制了一个6自由度黄瓜采摘机器人,该机器人基于RGB三基色模型的采摘点。同时提出了新的适合自动化采摘的斜栅网架式黄瓜栽培模式。孙明等人为苹果采摘机器人开发了一套果实识别视觉系统,并研究成功了一种使二值图像的像素分割正确率大于80%的彩色图像处理技术【3】。
东北林业大学的陆怀民研制了林木球果采摘机器人【4】,主要由5自由度机械手、行走机构、液压驱动系统和单片控制系统组成。浙江大学提出了基于彩色信息和红外热成像技术的树上水果识别方法。并且对7自由度番茄收获机械手进行了机构分析与优化。南京农业大学的姬长英等人在番茄采摘中运用了双目立体视觉技术对红色番茄进行定位。上海交通大学的曹其新等人运用了彩色图像处理技术和神经网络理论,开发了草莓拣选机器人【5】。江苏大学的陈树人和尹建军等提出了基于彩色柱状图算法的番茄采摘机器人视觉系统。赵杰文等研究了基于HISS颜色特征的田间成熟番茄识别技术【6】。
再次,谈一下国外果蔬采摘机器人的研究现状: 首次应用机器人技术进行果蔬采摘的是美国学者Schertz和Brown于1968年提出的【7】,但是当时开发的收获机器人样机只能算是半自动化的收获机械。随着计算机图形处理技术、工业机器人技术以及人工智能控制等技术的发展和日趋成熟,日本、美国、荷兰、法国、英国、意大利等国家在采摘机器人的研究上做了大量研究工作,并且试验成功了多种具有人工智能的采摘机器人。但是由于采摘对象的复杂性和采摘环境的特殊性,目前市场上任然没有商品化的采摘机器人。
蘑菇机器人:英国Silsoe研究院研制了蘑菇采摘机器人【8】,它可以
自动检测蘑菇的位置,大小,并选择性地采摘和修剪。它的末端执行器是带有软衬垫的吸引器。采摘速度为1.5g/个,成功率约为75%。 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,采用黑白图像处理技术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采摘工作【9】。
苹果采摘机:该采摘机机械手具有4自由度,工作空间可以达到3m。
利用CCD摄像机和光电传感器识别果实,识别率达85%。该机器人末端执行器下方装有果实收集袋,缩短了从摘取到放置的时间,提高了采摘速度。缺点是该机器人无法绕过障碍物采摘苹果,也没有给出完全被茎叶遮盖的苹果的识别和采摘方法【10】。
西红柿采摘机器人:1993年,日本近腾等人研制出一台具有7自由
度的西红柿收获机器人。该机器人由机械手、末端执行器、视觉传感器和移动机构等组成。末端执行器有两个机械手指和一个吸盘组成。通过彩色摄像机来寻找和识别成熟果实,利用双目视觉方法对目标进行定位。采摘时,4轮行走机构行走指定的距离后,进行图像采集,利用视觉系统检测出果实相对机械手坐标系的位置信息,判断西红柿是否符合收获标准,如果符合,则控制吸盘把果实吸住,再由机械手指抓住果实,然后通过机械手的腕关节拧下果实。该采摘机器人的采摘速度约为15g/个,成功率约为70%。该机器人存在的问题是有些被叶茎遮挡的成熟西红柿没有被成功摘取。
2004年,美国加利福尼亚西红柿机械公司在当地农业博览会上展出2台全自动西红柿采摘机。该采摘机长12.5m,宽4.3m,每分钟可采摘1g多西红柿。这种西红柿采摘机首先将西红柿连枝带叶搁到后卷入分选仓,分选设备挑选出红色的西红柿,并将其通过输送带送入随行卡车的货舱内,然后将未成熟的西红柿连同枝叶一道粉碎喷洒在田里做肥料【11】。
柑橘采摘机:西班牙自动化研究所基于人机协作思想研究出一种柑橘采
摘机器人,该机器人主体装在拖拉机上,有机械手、彩色视觉系统和超声传感定位器组成。它能通过柑橘的颜色、大小和形状来判断柑橘是否达到采摘标准,还可以按照色泽、大小进行分级装箱。该机器人采摘速度为1s/个。这个机器人的特点在于:采摘机器人寻找、定位待栽果实以及机器人导航任务由人来完成,机器人的运动轨迹规划、关节控制和末端执行器控制等任务由机器人的采摘效率好成功率,还能大幅度降低系统成本,有利于尽早实现采摘机器人的产业化【12】。
草莓采摘机器人:日本近腾等人研制出一种气吸式草莓采摘机器人。
实验证明利用真空设备可以有效的补偿摄像机检测果实的位置误差,并且最大程度减少了跟果实娇嫩表皮的接触。该机器人对成熟果实也会随着目标果实被吸起,因此需要控制真空吸力的强度等方面进行改进【13】。
甘蓝采摘机器人:日本国立农业研究中心的Murakami等人研制了甘蓝
采摘机器人【14】。该机器人由极坐标机械表、手指的末端执行器、履带式行走装置和机器视觉系统组成。整个系统采用减压驱动,系统利用人工神经网络算法提取果实的二值图像,采用模板匹配的方法识别合格的甘蓝。采用速度为55g/个,成功率为43%。
从国内外果蔬采摘机器人的研究现状来看,目前果蔬采摘机器人的研究正处于一种由试验阶段向实用推广阶段的过度时期,我国在这方面的研究更只是只处于起步阶段。要想让采摘机器人真正造福于人,必须进行更深入广泛的研究,改进目前采摘机器人存在的问题与不足,研究开发采摘机器人的新功能新特点。
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