棚架葡萄采摘机械臂的定位与运动控制研究
发布时间：2021-02-16 05:35
我国葡萄产量世界第一,栽培面积世界第三,但其收获仍以人工为主。劳动强度大、成本高,机械化、自动化程度低,严重制约葡萄产业的发展。随着科技的不断成熟,如何实现葡萄收获自动化、智能化成为当前的研究重点。本文以棚架葡萄为研究对象,对棚架葡萄采摘机械臂的定位与运动控制展开研究,旨在提高棚架葡萄采摘效率,为收获机器人的发展提供借鉴和参考。本文主要完成了四方面工作:（1）构建双目视觉定位系统并对采集的葡萄图像进行预处理。首先,建立相机线性模型,对相机线性模型中存在的切向畸变和径向畸变进行分析、矫正;然后,利用张正友平面标定法对相机标定,确定相机的内部参数、外部参数和各坐标系间转换关系。最后,为提高棚架葡萄采摘点的识别成功率,对相机采集到的图像进行预处理。图像预处理主要包括数学形态学、边界表示、图像表示和特征提取等内容。（2）对棚架葡萄采摘点定位的研究。利用Image-Pro Plus软件分析相机所采集图像各通道间的联系,根据分析结果提出RGB空间下的色差法识别二维平面葡萄。为解决光照和阈值选取对色差法识别结果的影响,提出一种基于HSI空间的自适应阈值法识别二维平面葡萄位置,确定葡萄定位点坐标。为确...
【文章来源】：山东农业大学山东省
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Wall-Ye葡萄采摘机器人
草莓采摘机械臂的关节控制，跟踪能力良好（袁玉霞等，2017）；梅红利用一种新型面和双幂次趋近律消除抖振，有助于对机械臂进行精确控制（梅红等，2009）。2.3 现有收获机械国内外的葡萄采收机械多为大型机械且仅适用于篱壁式种植的酿酒葡萄。其中，科学家研制的一款葡萄采收机器人Wall-Ye，如图1-3所示。这款葡萄收获机器人可过跟踪功能和AI功能对周围环境进行测绘，对葡萄进行识别，并且能够在测绘过程摄目标照片传送到处理器（Diago,etal.,2015）。出于安全考虑，Wall-Ye只能在程序的种植园或农场中工作，如果超出该区域则无法正常工作，甚至会进行程序自毁图1-4所示是由西班牙拉里奥哈大学和其他8家葡萄酒商联合研发的VineRobot葡摘机器人（Francisco,etal.,2015）。VineRobot配备RGB立体机器视觉系统和GPS系统集的数据可利用卫星传输到移动设备对应的软件中，达到实时观察葡萄生长情况的。同时，VineRobot使用太阳能供能，可在种植园内任意走动，无需额外提供动力
图 1-5 BRAUD9090X 和 BRAUD9080L 型葡萄收获机Fig.1-5 Grape harvester BRAUD9090X and BRAUD9080L德国ERO公司生产的“葡萄游轮6000”收获机如图1-6所示。这款收获机的驾驶舱玻璃构造，可以为工人提供更广阔的视野。另外，工人们可以在“采收”功能和“采去梗”功能之间任意切换。机器内部安装的2台彩色监控器能够实时观察调控程序行。另外，“葡萄游轮6000”收获机配备多个鼓风机可以实现对葡萄串的去叶操作图1-7为法国格里格尔公司制造的G7-240葡萄收获机（Belgacem, et al., 2014）。这萄收获机有人工操作和自动操作两种模式，人工驾驶舱内配备多个控制杆和显示触，能够监测每个收集箱的容量变化。G7-240配有14个振动器，最低可以对距离地面米的葡萄进行采摘。G7-240上安装的净化系统，能够去除葡萄上残留的果梗。
【参考文献】：
期刊论文
[1]移动机器人低能耗最优路径规划方法[J]. 张浩杰,苏治宝,HERNANDEZ D E,苏波. 农业机械学报. 2018(09)
[2]葡萄白藜芦醇的功能及生物合成调控研究进展[J]. 方林川,迟军利,王俊芳. 中外葡萄与葡萄酒. 2018(04)
[3]国际葡萄与葡萄酒组织发布《世界葡萄品种分布报告》[J]. 中国食品学报. 2018(03)
[4]考虑杆件自重影响含间隙铰机械臂的抑振策略[J]. 张发军,张烽,佘弈,陈保家. 华中科技大学学报(自然科学版). 2018(03)
[5]基于卷积神经网络的田间多簇猕猴桃图像识别方法[J]. 傅隆生,冯亚利,Elkamil Tola,刘智豪,李瑞,崔永杰. 农业工程学报. 2018(02)
[6]温室葡萄生产中日光与温湿度的调节技术[J]. 梁健. 现代农业. 2017(11)
[7]新疆酿酒葡萄振动采收装置设计与试验[J]. 蒙贺伟,李成松,坎杂,李亚萍. 农机化研究. 2017(10)
[8]基于跨尺度引导图像滤波的稠密立体匹配[J]. 刘杰,张建勋,代煜,苏赫. 光学学报. 2018(01)
[9]抓持-旋切式欠驱动双指手葡萄采摘装置设计与试验[J]. 尹建军,陈永河,贺坤,刘继展. 农业机械学报. 2017(11)
[10]基于自适应趋近律的采摘机器人关节滑模控制研究[J]. 袁玉霞,朱小会. 农机化研究. 2017(07)
硕士论文
[1]基于单目视觉图像焊缝检测与机器人自动跟踪方法研究[D]. 陈石涛.江苏理工学院 2018
[2]中国葡萄酒产区分布及气候变化对其影响分析[D]. 谢喜麟.西北农林科技大学 2018
[3]提升性能的多控制器切换控制[D]. 侯阔.河北大学 2017
[4]猕猴桃采摘机器人目标果实空间坐标获取方法的研究[D]. 王滨.西北农林科技大学 2016
[5]图像测量技术及其应用研究[D]. 江晓.厦门大学 2008
[6]鲜食葡萄品种对比试验及生物学特性研究[D]. 刘存宏.山东农业大学 2006
本文编号：3036260
【文章来源】：山东农业大学山东省
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Wall-Ye葡萄采摘机器人
草莓采摘机械臂的关节控制，跟踪能力良好（袁玉霞等，2017）；梅红利用一种新型面和双幂次趋近律消除抖振，有助于对机械臂进行精确控制（梅红等，2009）。2.3 现有收获机械国内外的葡萄采收机械多为大型机械且仅适用于篱壁式种植的酿酒葡萄。其中，科学家研制的一款葡萄采收机器人Wall-Ye，如图1-3所示。这款葡萄收获机器人可过跟踪功能和AI功能对周围环境进行测绘，对葡萄进行识别，并且能够在测绘过程摄目标照片传送到处理器（Diago,etal.,2015）。出于安全考虑，Wall-Ye只能在程序的种植园或农场中工作，如果超出该区域则无法正常工作，甚至会进行程序自毁图1-4所示是由西班牙拉里奥哈大学和其他8家葡萄酒商联合研发的VineRobot葡摘机器人（Francisco,etal.,2015）。VineRobot配备RGB立体机器视觉系统和GPS系统集的数据可利用卫星传输到移动设备对应的软件中，达到实时观察葡萄生长情况的。同时，VineRobot使用太阳能供能，可在种植园内任意走动，无需额外提供动力
图 1-5 BRAUD9090X 和 BRAUD9080L 型葡萄收获机Fig.1-5 Grape harvester BRAUD9090X and BRAUD9080L德国ERO公司生产的“葡萄游轮6000”收获机如图1-6所示。这款收获机的驾驶舱玻璃构造，可以为工人提供更广阔的视野。另外，工人们可以在“采收”功能和“采去梗”功能之间任意切换。机器内部安装的2台彩色监控器能够实时观察调控程序行。另外，“葡萄游轮6000”收获机配备多个鼓风机可以实现对葡萄串的去叶操作图1-7为法国格里格尔公司制造的G7-240葡萄收获机（Belgacem, et al., 2014）。这萄收获机有人工操作和自动操作两种模式，人工驾驶舱内配备多个控制杆和显示触，能够监测每个收集箱的容量变化。G7-240配有14个振动器，最低可以对距离地面米的葡萄进行采摘。G7-240上安装的净化系统，能够去除葡萄上残留的果梗。
【参考文献】：
期刊论文
[1]移动机器人低能耗最优路径规划方法[J]. 张浩杰,苏治宝,HERNANDEZ D E,苏波. 农业机械学报. 2018(09)
[2]葡萄白藜芦醇的功能及生物合成调控研究进展[J]. 方林川,迟军利,王俊芳. 中外葡萄与葡萄酒. 2018(04)
[3]国际葡萄与葡萄酒组织发布《世界葡萄品种分布报告》[J]. 中国食品学报. 2018(03)
[4]考虑杆件自重影响含间隙铰机械臂的抑振策略[J]. 张发军,张烽,佘弈,陈保家. 华中科技大学学报(自然科学版). 2018(03)
[5]基于卷积神经网络的田间多簇猕猴桃图像识别方法[J]. 傅隆生,冯亚利,Elkamil Tola,刘智豪,李瑞,崔永杰. 农业工程学报. 2018(02)
[6]温室葡萄生产中日光与温湿度的调节技术[J]. 梁健. 现代农业. 2017(11)
[7]新疆酿酒葡萄振动采收装置设计与试验[J]. 蒙贺伟,李成松,坎杂,李亚萍. 农机化研究. 2017(10)
[8]基于跨尺度引导图像滤波的稠密立体匹配[J]. 刘杰,张建勋,代煜,苏赫. 光学学报. 2018(01)
[9]抓持-旋切式欠驱动双指手葡萄采摘装置设计与试验[J]. 尹建军,陈永河,贺坤,刘继展. 农业机械学报. 2017(11)
[10]基于自适应趋近律的采摘机器人关节滑模控制研究[J]. 袁玉霞,朱小会. 农机化研究. 2017(07)
硕士论文
[1]基于单目视觉图像焊缝检测与机器人自动跟踪方法研究[D]. 陈石涛.江苏理工学院 2018
[2]中国葡萄酒产区分布及气候变化对其影响分析[D]. 谢喜麟.西北农林科技大学 2018
[3]提升性能的多控制器切换控制[D]. 侯阔.河北大学 2017
[4]猕猴桃采摘机器人目标果实空间坐标获取方法的研究[D]. 王滨.西北农林科技大学 2016
[5]图像测量技术及其应用研究[D]. 江晓.厦门大学 2008
[6]鲜食葡萄品种对比试验及生物学特性研究[D]. 刘存宏.山东农业大学 2006
本文编号：3036260
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/zidonghuakongzhilunwen/3036260.html
