基于机器视觉的温室自走式施药机器人的研制
发布时间：2021-11-15 20:24
喷施农药是温室生产中防治病虫草害的有效手段。传统的人工施药方式,不仅农药利用率低,同时沉积到土壤中的农药会造成环境污染,挥发到空气中的农药会危害人体健康。因此,在设施生产中采用无人施药作业显得尤为重要。本文研制了一套适用于温室生产的机器视觉自主导航的无人施药系统,主要研究内容如下:（1）提出了田间行走道路图像处理的方法,设计了路径识别系统。针对导航路径识别受光线变化影响较大的问题,对获取到的图像选取了合适的颜色空间,并对K-means分割算法聚类中心和聚类数目的选取进行了优化。通过灰度化处理、滤波处理、分割、边缘处理及直线拟合等方法,最终确定了导航中心线。试验表明该系统可有效适应不同光照条件,提取作物行中心线平均耗时12.36ms。（2）搭建了四轮移动机器人施药平台。根据温室施药作业的环境和需求对整机的机械结构进行了设计,完成了硬件选型和布置。明确了移动平台驱动及转向部分的硬件设计。完成了图像采集模块、施药模块和控制器模块的设计。（3）设计了自行走控制系统及施药控制系统。自行走系统选用模糊控制算法。当行走道路中心位置与理论中心位置出现偏差时,采用模糊控制实时调整前轮转角,从而使车体一直...
【文章来源】：南京农业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－２除草机器人??Ｆｉｇ．?１－２?Ｗｅｅｄｉｎｇ?ｒｏｂｏｔ??
图１－３移动对靶喷雾装置??Ｆｉｇ．?１－３?Ｍｏｂｉｌｅ?ｔａｒｇｅｔ?ｓｐｒａｙ?ｄｅｖｉｃｅ??
?第一章绪论???：．?ｍｔｔｒ?＇??图１－４电磁诱导式农用喷雾机器人??Ｆｉｇ．?１－４?Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ?ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ?ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ?ｓｐｒａｙ?ｒｏｂｏｔ??邵陆寿等通过分析当前农药的使用状况，提出了根据病虫害等级及作物种类对??靶施药的方式。设计了基于模糊控制的自适应喷雾方式，以使施药过程中喷雾参数??可自主调节，并进行了仿真与台架试验，结果表明整个系统可满足变量施药的要求??［２４］?〇??上海交通大学设计了一种喷雾机器人，如图１－５。机器人设计包括车体结构设计??、控制系统及喷雾执行模块设计等，采用前轮驱动方式，基于超声波和红外传感器??实现目标检测，通过在车体上方安装滑轨搭载喷雾装置来实现喷雾作业。??图１－５施药机器人??Ｆｉｇ．?１－５?Ｓｐｒａｙ?ｒｏｂｏｔ??１．２．２设施农业自走机器人研究现状??导航技术是设施农业机器人自主作业的关键性技术，可广泛应用在机器人的采??摘、施药、播种、耕种等多种作业过程中。其中机器视觉导航具有灵活性高、收集??环境信息丰富、适于大范围检测、成本低等优点，一直受到国内外学者的广泛关注??［２５－２６］??０??Ｍａｒｃｈａｎｔ等设计了基于卡尔曼滤波融合里程计和视觉传感器的控制系统，并在??花椰菜田地场景中进行了实验，车辆横向位置控制的均方根误差大约为２０?＿［２７］。??Ｌｅｅ等研制了一种基于机器视觉技术的智能机器人除草系统％，如图１－６所示，??视觉系统处理每一区域的单幅图像需０．３４秒，机器人以１．２０?ｋｍ／ｈ的速度沿作物行自??主行进，并在番茄田中对该机器人的总体性能进行了模拟实验，西红柿作物正确识??４
【参考文献】：
期刊论文
[1]PID控制技术在机器人云台中的应用[J]. 常周林. 南方农机. 2017(22)
[2]简述植保工作对设施农业的重要性[J]. 司姗姗. 农业与技术. 2017(16)
[3]设施农业发展与蔬菜病虫害防治策略[J]. 丁文玲,郭敬华,贾志忠. 农技服务. 2017(16)
[4]“自动控制原理”课程案例式教学方法探索[J]. 林旭梅. 电气电子教学学报. 2017(04)
[5]设施农业发展与蔬菜病虫害防治研究[J]. 赵文举. 农民致富之友. 2016(21)
[6]日光温室蔬菜病虫害发生与综合防治[J]. 赵秀琴. 河南农业. 2016(18)
[7]设施农业发展与蔬菜病虫害防治[J]. 刘光明. 时代农机. 2015(11)
[8]基于同态滤波和K均值聚类算法的杨梅图像分割[J]. 徐黎明,吕继东. 农业工程学报. 2015(14)
[9]基于激光测距仪的温室机器人道路边缘检测与路径导航[J]. 贾士伟,李军民,邱权,唐慧娟. 农业工程学报. 2015(13)
[10]现代化温室蔬菜病虫害的发生及防治[J]. 高代守. 福建农业科技. 2015(04)
博士论文
[1]温室番茄收获机器人选择性收获作业信息获取与路径规划研究[D]. 王新忠.江苏大学 2012
[2]RGB颜色空间及其应用研究[D]. 黄国祥.中南大学 2002
硕士论文
[1]温室自主移动机器人平台研究[D]. 贾士伟.西华大学 2015
[2]单目视觉下车道偏离预警系统中的关键技术研究[D]. 刘伟.南京航空航天大学 2014
[3]基于中值滤波和小波变换的图像去噪算法研究[D]. 田流芳.河北大学 2014
[4]分水岭算法在图像分割中的应用研究[D]. 张毅.广东工业大学 2013
[5]喷雾系统的设计及喷雾机器人自主作业的研究[D]. 尹振波.北京林业大学 2012
[6]一种植保喷雾系统的设计与研究[D]. 朱建辉.安徽农业大学 2010
[7]基于计算机视觉的道路识别方法的研究[D]. 董瑞先.青岛大学 2010
[8]基于模糊PID控制的空调水泵恒压供水系统[D]. 李建军.武汉科技大学 2010
[9]我国植物保护机械现状及发展战略研究[D]. 佘大庆.西北农林科技大学 2009
[10]中值滤波技术在图像处理中的应用研究[D]. 朱志恩.东北大学 2008
本文编号：3497438
【文章来源】：南京农业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－２除草机器人??Ｆｉｇ．?１－２?Ｗｅｅｄｉｎｇ?ｒｏｂｏｔ??
图１－３移动对靶喷雾装置??Ｆｉｇ．?１－３?Ｍｏｂｉｌｅ?ｔａｒｇｅｔ?ｓｐｒａｙ?ｄｅｖｉｃｅ??
?第一章绪论???：．?ｍｔｔｒ?＇??图１－４电磁诱导式农用喷雾机器人??Ｆｉｇ．?１－４?Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ?ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ?ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ?ｓｐｒａｙ?ｒｏｂｏｔ??邵陆寿等通过分析当前农药的使用状况，提出了根据病虫害等级及作物种类对??靶施药的方式。设计了基于模糊控制的自适应喷雾方式，以使施药过程中喷雾参数??可自主调节，并进行了仿真与台架试验，结果表明整个系统可满足变量施药的要求??［２４］?〇??上海交通大学设计了一种喷雾机器人，如图１－５。机器人设计包括车体结构设计??、控制系统及喷雾执行模块设计等，采用前轮驱动方式，基于超声波和红外传感器??实现目标检测，通过在车体上方安装滑轨搭载喷雾装置来实现喷雾作业。??图１－５施药机器人??Ｆｉｇ．?１－５?Ｓｐｒａｙ?ｒｏｂｏｔ??１．２．２设施农业自走机器人研究现状??导航技术是设施农业机器人自主作业的关键性技术，可广泛应用在机器人的采??摘、施药、播种、耕种等多种作业过程中。其中机器视觉导航具有灵活性高、收集??环境信息丰富、适于大范围检测、成本低等优点，一直受到国内外学者的广泛关注??［２５－２６］??０??Ｍａｒｃｈａｎｔ等设计了基于卡尔曼滤波融合里程计和视觉传感器的控制系统，并在??花椰菜田地场景中进行了实验，车辆横向位置控制的均方根误差大约为２０?＿［２７］。??Ｌｅｅ等研制了一种基于机器视觉技术的智能机器人除草系统％，如图１－６所示，??视觉系统处理每一区域的单幅图像需０．３４秒，机器人以１．２０?ｋｍ／ｈ的速度沿作物行自??主行进，并在番茄田中对该机器人的总体性能进行了模拟实验，西红柿作物正确识??４
【参考文献】：
期刊论文
[1]PID控制技术在机器人云台中的应用[J]. 常周林. 南方农机. 2017(22)
[2]简述植保工作对设施农业的重要性[J]. 司姗姗. 农业与技术. 2017(16)
[3]设施农业发展与蔬菜病虫害防治策略[J]. 丁文玲,郭敬华,贾志忠. 农技服务. 2017(16)
[4]“自动控制原理”课程案例式教学方法探索[J]. 林旭梅. 电气电子教学学报. 2017(04)
[5]设施农业发展与蔬菜病虫害防治研究[J]. 赵文举. 农民致富之友. 2016(21)
[6]日光温室蔬菜病虫害发生与综合防治[J]. 赵秀琴. 河南农业. 2016(18)
[7]设施农业发展与蔬菜病虫害防治[J]. 刘光明. 时代农机. 2015(11)
[8]基于同态滤波和K均值聚类算法的杨梅图像分割[J]. 徐黎明,吕继东. 农业工程学报. 2015(14)
[9]基于激光测距仪的温室机器人道路边缘检测与路径导航[J]. 贾士伟,李军民,邱权,唐慧娟. 农业工程学报. 2015(13)
[10]现代化温室蔬菜病虫害的发生及防治[J]. 高代守. 福建农业科技. 2015(04)
博士论文
[1]温室番茄收获机器人选择性收获作业信息获取与路径规划研究[D]. 王新忠.江苏大学 2012
[2]RGB颜色空间及其应用研究[D]. 黄国祥.中南大学 2002
硕士论文
[1]温室自主移动机器人平台研究[D]. 贾士伟.西华大学 2015
[2]单目视觉下车道偏离预警系统中的关键技术研究[D]. 刘伟.南京航空航天大学 2014
[3]基于中值滤波和小波变换的图像去噪算法研究[D]. 田流芳.河北大学 2014
[4]分水岭算法在图像分割中的应用研究[D]. 张毅.广东工业大学 2013
[5]喷雾系统的设计及喷雾机器人自主作业的研究[D]. 尹振波.北京林业大学 2012
[6]一种植保喷雾系统的设计与研究[D]. 朱建辉.安徽农业大学 2010
[7]基于计算机视觉的道路识别方法的研究[D]. 董瑞先.青岛大学 2010
[8]基于模糊PID控制的空调水泵恒压供水系统[D]. 李建军.武汉科技大学 2010
[9]我国植物保护机械现状及发展战略研究[D]. 佘大庆.西北农林科技大学 2009
[10]中值滤波技术在图像处理中的应用研究[D]. 朱志恩.东北大学 2008
本文编号：3497438
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