一种轮式采花机器人设计——以黄蜀葵为例

针对黄蜀葵花朵特定采收的时间和人工采摘效率过低的问题,为实现各类花朵采摘机械化和智能化的需求,以黄蜀葵花朵为例并结合其生长特性,设计一种轮式采花机器人。采用工控机和嵌入式微控制器作为采花机器人的主控系统,执行机构采用电力驱动,以蓄电池供电,通过多个推杆电机、舵机和动态基座(基于航姿参考系统,可自动调节工作平台倾角的机构)构成轮式行走机构,采用两个摄像头分别同时获取黄蜀葵花朵图像,通过深度识别算法以筛选识别可采摘的目标,采用多个舵机配合带轮结构构成机械臂和夹爪的控制机构,以完成花朵的采摘与收集。试验结果表明,机器人对花朵定位的准确率可达75%,识别率高达100%。采花机器人通过主控制系统在试验田里能成功完成采摘作业,由机械臂配合其夹爪成功抓取花朵,上位机软件可以完成图像采集识别、机械臂控制和机器人工作路线的行驶等操作。该机器人适用于各地黄蜀葵和其他部分植物花朵的采集。

采花装备的研究进展与趋势探索

中国花卉种植规模大、经济价值高,但人工收获花卉劳动强度大、成本高,机械化和自动化是我国花卉产业发展的必然趋势。基于此,课题组对采花装备的关键技术进行了总结,主要包括花朵定位、花朵采摘、花朵收集、设备行走和控制等关键技术;分析了国内外采花装备的发展历史和现状,采花装备可分为通用型收获装备和专用型采花装备两大类;并对采花装备未来发展方向进行展望,指出通用化、智能化是未来我国采花装备发展的关键方向,以期为相关从业人员提供参考。