基于机器视觉的水果采摘机器人的设计

针对人工采摘存在的劳动强度大且工作效率低等问题,提出了一种基于机器视觉的水果采摘机器人的设计方案。该方案主要实现了成熟水果的自动识别和采摘。采用单片机STM32F103ZET6作为主控芯片,视觉部分采用摄像头模块OV7725进行图像的采集和读取,在微控制单元MCU的控制下识别出成熟水果并实现自动采摘。通过试验验证,表明该方案具有一定的可行性。

水果采摘机械手关键技术研究现状与展望

采摘机器人的研究对推动水果产业的发展有着重要作用。采摘机械手的运动规划与其硬件结构是采摘机器人的关键技术,影响水果采摘的效率与水果品质。本文分析了传统运动规划算法、基于生物智能的运动规划算法、基于概率采样的运动规划算法以及基于深度强化学习的运动规划算法等运动规划算法的优点和不足。同时总结了采摘机械手硬件结构的研发现状,指出目前采摘机械手存在采摘效率低、规划算法效率低、系统成本高与采摘对象单一等问题,对未来水果采摘机器人的研究进行了展望。本文为未来采摘机器人的研发提供了参考。

多传感欠驱动水果采摘机械手的设计

机械手是水果采摘机器人与水果直接接触部分,在采摘过程中具有至关重要的作用,其设计是采摘机器人研发的重要环节。针对大部分水果生长环境复杂、形状不规则,且表皮易受损的现状,设计了一种多传感欠驱动采摘机械手,并采用腱绳传动的欠驱动系统,内嵌微型彩色相机、激光测距传感器和压力薄膜传感器等模块。首先,对压力薄膜传感器采集的数据进行滤波和标定处理,实现在复杂环境中对水果恒定力采摘,防止水果受损;最后,进行了样机制作,并在实验室搭建采摘平台,验证了采摘机械手设计的可靠性和稳定性。

基于机器视觉的智能水果采摘机器人系统设计研究

本文基于西门子S7-200型PLC和机器视觉技术设计智能水果采摘机器人系统,首先阐述了利用机器视觉算法对待采摘水果图像、坐标和位姿进行确定的方案,其次详细设计了系统的硬件组成模块、地址分配和梯形图程序编译思路,最后运用MCGS软件设计了系统的人机交互控制模块。通过现场实测发现,本系统可以稳定识别并采摘水果,且采摘耗时较短,平均准确率达到90%以上,具有较强的运行稳定性和推广价值。

高空水果采摘器机构设计与Adams仿真

随着生活水平的不断提高,人们对各类水果需求量日益增长。我国是农业大国,水果产量和销量都位居世界首位。我国柑橘类高空水果种植多以家庭为单位的小面积种植为主,柑橘果园没有标准化的布局,难以采用大型采摘设备进行作业。本文针对柑橘类水果果形特点和高空采摘的难度大、效率低、危险系数高等问题,设计了一款适用于高空水果采摘的装置。该装置具备电动伸缩、高处裁剪、输送收纳和转运功能,能够辅助果农在树下采摘树上的水果,特别是高处的水果,避免登高作业的潜在风险。本文借助Adams软件对其关键零部件进行运动学分析,通过solidworks软件构建模型,载入adams运动仿真软件,加载材料属性、连接参数、载荷信息并进行仿真设置,最终生成运动仿真结果。通过与物理样机对比进行实地试验,结果表明:该高空采摘装置具有优良的工作性能。

新型水果采摘装置的设计与研究

设计了一种用于苹果采收的辅助机械手。其机械手是一种手持长杆结构,前端滑块利用液压系统,推动曲柄摇杆机构进行往复运动,从而可以完成剪刀的开启和闭合,再与手柄所连接的连杆机构相结合,可以将剪刀移到果柄处,从而剪断果柄,最后,苹果果实落到收纳机构中,同时完成对苹果的采摘和收纳。在水果的底部配备柔性收纳装置,可以将水果暂时收纳到一个袋子中,等水果收集满后,再放入箱内。本设计的水果采摘机械手,可极大地提高采收效率,大幅度地降低采收费用,给果农带来更多的收益。本项目的研究成果对于实现果树的高效、低成本、高效率的高效采摘具有重要的实践意义和应用价值。

基于视觉SLAM的水果采摘机器人研究进展

水果采摘机器人是一种具有较大潜力的农业自动化技术,不仅需在复杂且不断变化的环境中连续作业,还面临地形、树木分布、天气变化、环境光照、遮挡等多种挑战。视觉同步定位与地图构建(SLAM)作为一种成本低廉且能够提供丰富语义信息的技术,有望提高水果采摘机器人的效率和自动化程度。近年来,视觉SLAM在水果采摘机器人领域取得了一系列重要进展,主要包括深度学习优化方法、基于点线特征的优化方法、基于RGB-D的视觉SLAM优化方法、动态环境中视觉SLAM优化方法、回环检测和后端优化方法等。未来,水果采摘机器人领域的研究将朝着更高的自动化程度和采摘效率方向发展;可能的发展方向包括更复杂的感知系统、更智能的决策算法、更强大的硬件支持等。此外,水果采摘机器人在多样化水果园中的适应性和鲁棒性研究也将引领这一领域的发展。通过不断推动视觉SLAM技术的创新,水果采摘机器人有望成为现代农业的重要工具,提高水果产量并减轻农业劳动力短缺的问题。

基于单片机的水果采摘装置液压控制系统设计

对水果采摘装置进行分析,基于液压传动装置设计了一种以升降平台为本体且具有微调和转换功能的水果采摘装置。液压传动装置带动水果采摘杆旋转,将采摘后的水果放入收集盘中,利用机械设计原理对水果采摘装置进行验算。分析结果表明:液压升降缸的负载为1000N,惯性负载为6N,计算选用液压缸总负载为1100~1300N,水果采摘速率可达到40个/min,达到人工采摘速率的2倍,且采摘过程具有更高的安全性。同时,采用单片机驱动模块对液压采摘装置进行交互式配合,使采摘装置工作过程中具有可靠的稳定性。

无人机在高枝水果采摘中的研究以及采摘结构设计

当下果园水果采摘自动化工程已经成为果园采摘的必然趋势和发展方向,无人机采摘水果方式的普及,将极大减轻果园采摘工日常巡视、水果采摘等方面的负担,并降低了人工采摘方式的危险性。在降低人工采摘危险性的同时,提高了水果采摘的效率与质量。本文简述了智能化产品的发展优势以及国内外无人机采摘技术的研究现状,将常见的果实采摘用装置进行分类与比较,分析了各个方式在高枝水果采摘中的优缺点,得出了无人机在高枝水果采摘应用的合理性,并对人工采摘果实过程中的一系列动作进行分解分析,设计出了一种装载在无人机上的简易采摘机械装置。最后本文还展望了拓宽无人机的应用领域以及图像处理技术的发展。

水果采摘机器人通用夹持机构设计

为提高采摘机器人的实用性和利用率,提出了一种通用型夹持机构,并构建了虚拟样机。为使机械夹持不损伤水果,研究了水果受力对夹持构型的影响,以柑橘为例进行变形、应力分析,为机构提出设计依据,进而对结构进行优化,确定了机构外壳及杆件的合理参数和对果实损伤最小的夹持量,单类型水果夹持量为直径方向小于2 mm。

水果采摘机器人视觉系统的目标提取

在田间对作物的果实图像进行实时、准确地目标识别提取 ,是采摘机器人视觉系统的关键技术 ,而目标提取的实质是图像分割。大部分水 (蔬 )果处于采摘期时 ,表面颜色与背景颜色存在较大差异 ,而同一品种果实表面颜色相近 ,体现为在色彩空间果实表面颜色和背景颜色存在着不同的分布特性。根据这一特性 ,提出了一种基于色彩空间参照表的适用于水果采摘机器人视觉系统果实目标提取的图像分割算法。该算法先由果实样本图像建立色彩空间参照表 ,再根据色彩空间参照表采用一种类似于“卷积”的方法进行图像分割。与现有其他方法比较 ,本方法基于彩色的信息处理 ,可将背景除去得更干净 ;对背景不做分割处理、无复杂运算 ,有利于机器人实时图像处理。采用该算法分别对草莓、橙子、西红柿的图像在L a b ,HSV ,YCbCr 色彩模型下进行了实验 。

手持式电动水果采摘机设计

针对果园采摘作业占有劳动力多,采摘效率低、机械化采摘困难等问题设计了一款操作简便且通用性强的手持式电动水果采摘机。该采摘机由切割刀片、刀片驱动电机、载果框、伸长杆、手柄、切割按键及控制器组成。采摘时,按动切割键,刀片驱动电机带动切割刀片旋转割断果柄,控制器同时检测刀片的起始位置和电机驱动电流,保护电机及控制器。该采摘机结构简单,成本低廉,能减轻劳动强度,能完成多种水果的采摘,提高了采摘效率。

国内液压式水果采摘机械的发展现状

水果采摘作业是林果业生产中非常重要的环节。水果采摘机械的使用可以解决人工采摘水果时所出现劳动强度大、效率低、成本高等不足。将液压技术应用到水果采摘机械设备中,可使设备具有传递功率大、结构简单、传动平稳等优点。该文对国内现有的液压式采摘机械的研究现状进行了分析,指出了不同液压式采摘设备的不足,并给出了相关的改进建议。提出了要将液压传动技术与液压控制技术紧密结合起来,实现水果采摘设备的自动化和精确化,并研发功能更强大、更合理、更容易操作的液压系统。

水果采摘装置的现状及发展趋势

随着时代的发展,人们对水果的需求量也在逐步增加,但水果采摘难、采摘成本高严重制约了果园种植业的长远发展。文章阐述了水果采摘中存在的难点,介绍了水果采摘装置类型特点及发展现状,分析了目前市场上水果采摘装置存在的不足,提出了水果采摘装置的发展趋势,希望为研发和推广水果采摘装置提供参考。

便携电动式水果采摘机设计

针对当前我国水果采摘环节的机械化程度低的现状,设计了便携电动式水果采摘机。水果采摘机主要由微型高速直流电动机、圆盘切割刀、果篮、钢丝及套、上下支承杆、切割控制手柄等部件构成。采摘时,通过改变上下支撑杆的相对位置调整支撑杆的长度,利用按动切割控制手柄调整切割刀的位置,并联动切割电动机开启切断果柄,完成采摘。该采摘器结构简单、成本低廉、具有较强的通用性和可操作性,适用于大部分果园采摘,能顺利高效的采摘果实,极大减少了劳动强度,提高采摘效率。

基于自动控制技术的多手臂水果采摘装置的设计

随着人力劳动成本及农林作业自动化程度的提高,在未来的水果采摘作业中将逐步采用自动化采摘设备。为此,探讨了多手臂自动水果采摘装置中的智能移动平台、五轴式机械臂、末端执行器及电气控制装置的设计过程。该装置机械部分主要采用了CAD/CAE软件来进行设计分析,提高了设计的效率、可行性和科学性。该装置设计了4个手臂,可以同时采摘水果,大大提高了机械手的采摘效率,并在机械手抓部分安装有视觉传感器、压力传感器及位置传感器等。同时,对手指进行了应力分析。该装置采用了履带式行走机构,可以适应各种复杂路面;并安装了自动导航系统和视觉识别系统,能够准确定位水果位置并进行摘取。此外,S7-200型号的PLC和气动技术在该采摘装置中的应用,使设备整体结构紧凑,工作更加稳定。

可升降水果采摘装置的设计

为了最大限度地降低水果采摘时的破损率,保证作业人员的安全,研究人员设计出一种可升降的水果采摘装置。该装置主要由夹头、伸缩杆、握杆和转杆等部分组成。使用起来快捷方便,消除了高空采摘的安全隐患,极大地提高了采摘效率,保证了水果的完好率。其适用于各种水果品种、规格以及生长环境,具有很好的实用意义。经预测,其市场推广前景广阔。

便携式高效水果采摘装置设计与仿真

针对各类水果生长方位不规则的特点和现有单口采摘装置定位困难的问题,设计了一款手持式多方位环形剪切水果采摘机械。该装置以倒摆杆滑块作为力的传导机构,推动7把环形放置的剪刀进行剪切,可实现水果单果的快速定位和采摘。通过对伸缩杆进行力学分析,以及ANSYS软件对剪切机构进行了静力学分析,表明各项结构设计均符合要求;并利用Matlab软件对摆杆滑块行程参数进行最优化设计,使其传动性能最好。在分析其工作原理的基础上,进行了样机制作与试验,实验结果表明该装置可提高采摘效率220%以上,具有很强的理论和应用价值。

水果采摘机器人末端操作器定位装置的实现

针对采摘机器人末端操作器对目标果实的定位问题,提出了利用集成锁相环路解码器LM567与红外线光电开关相结合组成位置传感器的方法,实现对作业对象的精确定位。通过对传感器工作原理的分析和试验,验证了对作业对象进行定位的可行性。

水果采摘机械臂运动规划研究进展与发展趋势

针对水果采摘的现存问题,对水果采摘机械臂进行合理的运动规划,以达到解放人力、提高采摘效率、降低采收成本的目的。分析水果采摘机器人的国内外研究进展,并就其机械臂采摘过程的关键算法进行比较,最后针对机械臂轨迹规划平滑性差、效率低提出采用B样条曲线和生物智能的算法;针对搜索效率低和局部最小值的问题提出采用基于图搜索的改进算法、改进人工势场法和深度强化学习算法等对策,并在新的运动规划算法、机械臂硬件以及底层控制和多机械臂协作控制等方面进行展望。