果园自主巡航作业机器人研制

发布时间：2024-05-27 02:52

　　水果生产环节由于农艺复杂精细,传统机械化农机无法应用,仍属于劳动密集型产业,这带来了各种规模管理和水果品质标准化方面的难题。以机器人及人工智能代替人工介入水果生产的主要环节,被认为是解决以上问题最有希望的答案。本文主要研究在机械化果园环境下实现果园机器人自主巡航的关键技术以及尝试研制一台能够实现自主巡航的果园机器人移动平台样机。为使本研究具有现实意义,本文在研制过程中坚持两个设计原则:保证技术实现成本的经济性、保证机器人对果场环境适配的灵活性。主要工作如下:(1)基于前述两大原则,进行了果园巡航作业机器人系统方案设计。分析了果园巡航机器人的系统设计要求、开放式模块化设计思想,并给出了包括机械本体、控制系统、软件框架在内的总体方案设计。(2)基于三种移动机器人环境地图构建模型,分析了果园巡航作业机器人对环境地图的具体要求,在此基础上提出利用无人机航拍测绘果园环境,并结合图像处理算法与人机交互方式创建机器人外部环境地图。(3)对比分析了果园机器人的轮式行走机构和履带行走机构,建立了履带行走机构的运动学模型并分析了滑移现象,为通过履带驱动轮电机的控制指令进行机器人航位推测打好理论基础。(4)...

【文章页数】：67 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.1基于平行纹理分析的作物行检测新西兰坎特伯雷大学机械工程学院的MostafaSharifi等人提出了另一种新颖的视觉导航算法

图1.1基于平行纹理分析的作物行检测兰坎特伯雷大学机械工程学院的MostafaSharifi等人提出了另一种法。他们首先通过摄像机采集机器人前方图像，然后利用均值漂移类，然后基于图像分割理论的一种分类算法将聚类后的图像划分三个类别，最后对土地类的二值图像数据应用哈夫变换....

图1.2基于图像聚类算法的果树行检测卡内基梅隆大学的J.Zhang等人则提出了一种利用三维激光雷达获取三维点云数据，并用以进行作物行检测和农田机器人导航的新方法

最后对土地类的二值图像数据应用哈夫变换提取路径特征。如图1.2所示，实验结果表明该算法可以很好地对各类行种植果园路径进行准确提取[15]。

图1.3欠驱动水果采摘机械手结构示意图

通过对每一个抓取部件结构参数做设计优化，最终达到使被抓取果树外表效果。文章还对尺寸定型后的执行器机构进行了动力学仿真分析，以模拟不象尺寸、不同的机构弹簧刚度系数下被抓果树表面的受力分布情况。整个末控制板基于ARM结构MCU，能够控制驱动电机以实现预设抓取力度和可力的功能[1....

图1.4欠驱动水果采摘机械手动作流程

图1.4欠驱动水果采摘机械手动作流程内容个章节主要内容安排如下：要介绍了本文研究课题的背景和意义，对果园巡航作业机题进行了详尽分析，并综述了果园机器人的国内外研究现出果园巡航作业机器人的系统要求和模块化设计思路，在计和软件框架设计。析了果园巡航作业机器人对环境地图的具体要求，....

本文编号：3982670