基于视觉伺服的农业机器人并联采摘机构设计

发布时间：2021-07-27 02:59

　　21世纪以来,自动化技术飞跃发展,并已经渗入到农业的各项生产中,农业自动化和智能化越来越受到人们的关注。其中农业采摘机器人是典型的自动化和智能化的产物,成为全世界科研人员研究的热点之一。农业采摘机器人是一个复杂的综合性系统,采摘机构是其具备采摘功能的重要基础性部件。为此,本文研究设计了基于视觉伺服的农业机器人并联采摘机构,运用数字图像处理技术识别和定位目标,通过标定实验建立目标在图像中的位置与并联采摘机构运动控制量之间的关系,单片机接收到控制量后通过继电器模块驱动电动推杆,完成对并联采摘机构运动控制。主要研究内容如下:（1）设计了并联采摘机构机械本体,介绍并联机构的组成,进行了自由度分析和求取位置逆解,用Adams软件对其进行了运动学仿真。（2）成计了并联采摘机构的视觉系统和控制系统,采集了图像信息,并用OpenCV对图像进行图像处理,例如灰度化处理、阈值化处理、开闭运算处理等,消除背景干扰,识别出多个目标后选择面积最大的作为优先采摘的目标,在图像上求解该目标最小外切矩形四个顶点坐标,计算出目标质心的位置。（3）根据目标与采摘口在图像上的坐标,计算出两者之间的像素距离值,以及他们的连线... 

【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】：84 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究目的和意义
    1.2 农业采摘机器人国内外研究现状
    1.3 视觉伺服研究现状
    1.4 并联机构研究现状
    1.5 课题研究内容和技术路线
        1.5.1 研究内容
        1.5.2 技术路线
第二章 并联采摘机构的设计
    2.1 概述
    2.2 视觉伺服并联采摘机构设计
        2.2.1 并联机构介绍
        2.2.2 机构的构型设计
        2.2.3 机构自由度分析
    2.3 机构位置求解
        2.3.1 并联机构的组成及其简图
        2.3.2 并联机构坐标系的建立
        2.3.3 并联机构位置反解求取
        2.3.4 算例分析
    2.4 并联机构的ADAMS仿真
        2.4.1 并联机构的搭建
        2.4.2 并联机构的ADAMS仿真
    2.5 本章小结
第三章 视觉伺服系统的设计
    3.1 采摘机构的视觉系统构建
        3.1.1 采摘机构硬件介绍
        3.1.2 采摘机构硬件连接
        3.1.3 软件介绍
    3.2 图像的采集
        3.2.1 摄像机透镜成像模型
        3.2.2 采集棉花图像
    3.3 图像的处理
        3.3.1 图像灰度化处理
        3.3.2 阈值化处理
        3.3.3 图像形态学处理
    3.4 目标轮廓的求取
    3.5 本章小结
第四章 采摘控制原理与实验
    4.1 视觉伺服基本原理
    4.2 目标定位与控制策略
        4.2.1 目标棉花定位方法
        4.2.2 控制策略
    4.3 棉花采摘的实现
        4.3.1 计算机与单片机的串口通信
        4.3.2 运动参数的求解
        4.3.3 单片机程序处理
    4.4 原理性实验
        4.4.1 实验过程
        4.4.2 实验结果分析
    4.5 本章小结
第五章 结论与展望
    5.1 研究工作总结
    5.2 主要创新点
    5.3 后续研究工作的建议与展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表论文目录


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Simulink的采摘机器人智能控制系统云平台仿真[J]. 白克,王龙.  农机化研究. 2021(08)



本文编号：3304931