果蔬采摘機(jī)械人的研究進(jìn)展-資料下載頁(yè)
2025-06-22 04:31本頁(yè)面
【正文】 的效率,但是目前的采摘機(jī)器人效率還不夠高。比如采摘1個(gè)甘藍(lán)需要55 s,采摘一根黃瓜需要10~16 s,采摘一個(gè)茄子需要64. 1 s,采摘一個(gè)甜瓜需要15 s。3. 1. 5 采摘機(jī)器人的制造成本高、應(yīng)用推廣難果蔬采摘機(jī)器人的采摘對(duì)象具有多樣性,工作時(shí)間具有季節(jié)性,設(shè)備利用率低,操作對(duì)象大部分為農(nóng)民,這就要求其要具有良好的通用性、可編程性、高可靠性和操作簡(jiǎn)單性。另外采摘機(jī)器人的使用和維護(hù)都需要相當(dāng)高的技術(shù)水平和費(fèi)用。只有當(dāng)其使用成本低于人工收獲成本時(shí),采摘機(jī)器人才會(huì)真正被普及。因此,成本問題將成為制約采摘機(jī)器人市場(chǎng)化的瓶頸問題。3. 2 解決對(duì)策每一個(gè)事物的發(fā)展都是一個(gè)遇到問題解決問題的過程。為了很好的解決以上問題,解除限制采摘機(jī)器人發(fā)展的因素,可以從以下幾個(gè)方面加強(qiáng)探索與研究:(1)研究出一種高可靠性、高精度的視覺系統(tǒng)技術(shù),可以使所有成熟果實(shí)都能夠識(shí)別出來并能精確地對(duì)其定位。這就需要在三維立體視覺技術(shù)、視覺傳感器技術(shù)、圖像獲取和處理等方面進(jìn)行更深入的研究。(2)可以研究適合采摘機(jī)器人工作的果蔬栽培模式,通過降低作物生長(zhǎng)環(huán)境的非結(jié)構(gòu)化和復(fù)雜性,便于采摘機(jī)器人的視覺定位和移動(dòng)。(3)機(jī)械結(jié)構(gòu)直接決定機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的靈活性、平穩(wěn)性和控制的復(fù)雜性。采摘機(jī)器人結(jié)構(gòu)必須更加緊湊和簡(jiǎn)化,優(yōu)化機(jī)器人結(jié)構(gòu)。提高機(jī)械手和末端執(zhí)行器的柔性和靈巧性,成功避障,提高采摘的成功率,降低果實(shí)的損傷率。(4)提高圖像處理速度,優(yōu)化軟件算法,縮短機(jī)器視覺部分在整個(gè)采摘過程中所占用的時(shí)間,以提高采摘效率。(5)采用開放式的控制系統(tǒng),提高采摘機(jī)器人的通用性。只要改變機(jī)器人的機(jī)械本體和末端執(zhí)行器,用一套控制系統(tǒng)就能完成不同果蔬的采摘,從而提高控制系統(tǒng)的利用率、降低成本。4 果蔬收獲機(jī)器人關(guān)鍵技術(shù)和技術(shù)難點(diǎn)收獲機(jī)器人是一類工作于非結(jié)構(gòu)環(huán)境中的典型的復(fù)雜光機(jī)電一體化產(chǎn)品,:1)必須能準(zhǔn)確地識(shí)別和定位成熟的果實(shí),并引導(dǎo)末端執(zhí)行器靈活準(zhǔn)確地接近目標(biāo)水果。2)為了能在壟溝或其它野外環(huán)境中行走,機(jī)器人必須緊湊,轉(zhuǎn)彎靈活。3)每個(gè)果實(shí)的采摘周期不能太長(zhǎng)。4)。 機(jī)械本體的優(yōu)化設(shè)計(jì)機(jī)械結(jié)構(gòu)直接決定機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的靈活性和控制的復(fù)雜性。機(jī)器人必須緊湊,行走、轉(zhuǎn)彎靈活,同時(shí)還要保證機(jī)器人運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)和靈活避障。設(shè)計(jì)末端執(zhí)行器時(shí),要求準(zhǔn)確快速切除果實(shí)并確保不損傷果實(shí)。同時(shí),還必須進(jìn)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析,運(yùn)用優(yōu)化的觀點(diǎn)來設(shè)計(jì)機(jī)器人結(jié)構(gòu)。 自動(dòng)化識(shí)別和定位由于環(huán)境的復(fù)雜性,在果蔬收獲機(jī)器人中,果實(shí)的自動(dòng)化識(shí)別還沒能滿意地解決,還需在傳感器信息融合技術(shù)、圖像獲取和圖像處理的算法等方面進(jìn)行更深入的研究。 路徑規(guī)劃和運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)和一般工業(yè)機(jī)器人不同之處在于,收獲機(jī)器人需要在運(yùn)動(dòng)過程中,不斷探測(cè)和判斷目標(biāo)水果,并根據(jù)要求采摘水果。收獲機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)過程中,其數(shù)據(jù)處理量相當(dāng)大,對(duì)控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性要求高。同時(shí),由于作物果實(shí)是隨機(jī)分布的,為了靈活地接近果實(shí),收獲機(jī)器人往往存在冗余自由度,這對(duì)機(jī)器人的軌跡規(guī)劃、運(yùn)動(dòng)控制等方面都提出了更復(fù)雜、更嚴(yán)格的要求。5．結(jié)論果蔬收獲是一個(gè)季節(jié)性強(qiáng)的勞動(dòng)密集型工作,由于勞動(dòng)力的高齡化和人力資源越來越缺乏,采用機(jī)器人進(jìn)行果蔬的自動(dòng)化收獲變得越來越迫切。但由于收獲機(jī)器人的工作環(huán)境往往是非結(jié)構(gòu)性的、未知的和不確定的,因此給機(jī)器人的實(shí)際應(yīng)用帶來了很大的困難。要成功地實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的智能化收獲,必須要在機(jī)器人的本體設(shè)計(jì)、果實(shí)的自動(dòng)化識(shí)別和定位、機(jī)器人運(yùn)動(dòng)規(guī)劃和控制技術(shù)等方面進(jìn)行深入的研究。參考文獻(xiàn)[1]Edan Y, Games E Systems engineering of agricultural . robot design [J]. IEEE Transactions on Systems M an and Cybernetics 1994, 24( 8): 1259一1265[2] 湯修映,[J].機(jī)器人,2005, 27(1): 90 95.[3]周天娟,[D ].北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué), 2006.[4][D].北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué),2006.[5] 姜麗萍，陳樹人．果實(shí)采摘機(jī)器人研究綜述［J］．農(nóng)業(yè)裝備技術(shù)，2006, 32(1)：810．[6] 劉西寧，朱海濤，巴合提．牧神 LG1型多功能果園作業(yè)機(jī)的研制［J］．新疆農(nóng)機(jī)化，2009，(1) ：4244.[7]趙勻,武傳宇,胡旭東,[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2003,19(1):20 24.[8] 方建軍．移動(dòng)式采摘機(jī)器人研究現(xiàn)狀與進(jìn)展［J］．農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2004，20（2）：273278．[9] 劉淑珍，張玉寶．楊梅采摘機(jī)械手研究展望［J］．農(nóng)機(jī)化研究，2009，（12）：225226．[10] 張潔,李艷文. 果蔬采摘機(jī)器人的研究現(xiàn)狀、問題及對(duì)策［J］.機(jī)械設(shè)計(jì)，2010,27（6）:6814
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