基于自动化种植水稻机器人的设计与优化研究

设计与优化一种自动化种植水稻的机器人,以提高水稻种植的效率与精度。围绕机器人的机械结构设计原则和控制系统设计原则,确保机器人能在复杂的田间环境中稳定、高效地运行。自动化种植水稻机器人的具体设计,从整体架构、种植机制和导航定位系统三方面出发,保证了种子的输送与播种,以及土壤处理和水分管理,提高了水稻种植机器人的可靠性与稳定性,为实现农业自动化和智能化提供了有力的技术支持和理论支持。

水稻行线检测和导航信息提取方法——基于相机位姿

为了避免除草机器人在自动驾驶除草过程中碾压和损伤水稻苗,针对单目相机行线检测结果难以提取正确的导航信息导致无法保证除草机器人行驶在正确路径上的问题,提出了基于相机位姿的水稻行线检测和导航信息提取方法。在所规定的坐标系下,利用相机位姿建立像素坐标系与世界坐标系对应坐标的映射关系,根据映射关系对图像进行透视变换并选择感兴趣区域;对感兴趣区域进行图像预处理,采用滑窗法进行水稻行识别;根据坐标映射关系,将水稻行识别结果转换为世界坐标系下的导航信息。试验结果表明:本算法可以实现水稻行线检测与导航信息的提取,同时对于行线弯曲、断行、行线连通等典型情况也适用。在Nvidia Jetson TX2平台上,处理1幅图像并提取导航信息的平均用时约为0.5s,水稻行线识别准确率为97%,成功识别所提取导航线的平均误差为39.0909mm,可以满足除草机器人行线跟踪的实时性与准确性要求。

米袋码垛机器人工作站

本文结合米袋搬运、码垛作业，介绍一种全自动化机器人工作站的总体设计、关键部件及工作特点。这种技术同样适用于其它袋装物品的搬运、码垛作业。

水田小型除草机器人平台控制系统设计与测试

基于C8051F340单片机设计了一种适用于水田作业环境下的除草机器人平台控制系统,简述了控制系统的硬件组成、设计原理和软件设计的思想与结构。系统主要由车载控制模块、PC端转译发射模块、遥控端控制模块三部分组成,可实现自动导航控制及手动遥控两种功能。田间测试结果表明:系统可实现水田环境下机器人平台的平稳行走控制,可进行8个自由度的运动,平台行走速度为0.2m/s,具有30ms的快速反应速度;配置机械弹性触觉除草器进行试验,除草率和伤苗率分别为81.3%和3.6%。

四自由度机器人在米袋码垛系统中的仿真研究

根据大米生产流程,进行米袋码垛系统的整体方案设计,确定米袋码垛系统中机器人的功能参数。在机器人机械设计基础上,建立机器人驱动电机控制模型,利用MATLAB软件对模型进行仿真,LTIView模块进行控制性能分析,讨论了机器人负载转动惯量因素对机器人控制性能的影响。

基于标记分水岭算法的插秧机器人导航路径检测

针对插秧机器人机器视觉导航路径检测鲁棒性差、受杂草和翻土影响严重的问题,提出一种基于标记分水岭算法的视觉导航路径检测方法。首先,采用灰度化处理、直方图均衡化和中值滤波对目标秧苗列和目标田埂进行预处理;然后,利用标记分水岭算法对识别目标进行图像分割,并通过均值法采集导航路径特征点集;最后,使用最小二乘法将特征点拟合成导航路径。试验结果表明,相比传统分水岭法和区域生长法,本文的导航路径检测方法具有最好的识别效果,在秧苗列和田埂上的检测精度分别达到93.4%和96.6%。

水稻工厂化育秧拔苗机械手及仿生机理的研究

介绍一种水稻工厂化育秧穴盘，设计机械手进行拔苗和抛植，以人手拔秧、抛秧的实测数据作为机械手的仿生设计依据，专门设计了机械手拔苗、抛植的秧苗硬化软塑穴盘，对平移型及转臂型的拔苗、抛植机械手３种方案进行了理论分析，认为平移型较简单、适用和合理．设计了连杆杠杆型、平移型２种拔苗、抛植秧夹１６行拔苗抛秧机械手抛播按 １６ ０００－ １８ ０００颗／ｈ设计。

跨农业:研制水稻智能育种机器人的探讨

当前我国面临粮食需求持续增加但粮食产量增速明显放缓的粮食安全问题,探索育种新技术新方法的创新是实现作物新品种选育重大突破,促进粮食单产和总产较大幅度稳步提高,保障我国粮食安全的关键和核心。在结合传统农业研究理论和方法的基础上,探索一种整合多学科的"跨农业"研究模式,可为实现上述目标提供全新的思维和研究模式。"跨农业"是现代农业概念的延伸和发展,是指在面临全球气候变化、资源短缺和粮食安全等重大农业问题背景下,整合政治、经济、科技和农业等各学科领域的优势资源,开展跨学科、跨领域和跨产业的联合攻关与集成创新,以解决重大农业问题的研究模式和解决方案。目前水稻育种理论、基因组学、表型组学、图像识别与处理技术、自动化技术和信息技术的快速发展已为这种"跨农业"的研究模式提供了必要条件。论文在"跨农业"思维指导下,结合课题组在"种子基因分型仪及水稻SSR指纹图谱云计算终端"上的联合研制工作,对水稻智能育种机器人的研制背景、基础与技术条件、可行性、研制方案和应用前景等进行了分析、探讨和展望。