基于立體視覺收獲機(jī)器人障礙物感知及運(yùn)動(dòng)學(xué)分析.pdf

1、隨著我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式和新技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的規(guī)?；?、多樣化和精確化,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)作業(yè)要求逐漸提高。工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展,農(nóng)村勞動(dòng)力不斷向其他產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移,同時(shí),隨著人口的老齡化導(dǎo)致農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力迅速減少,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本也相應(yīng)提高。果品采摘作業(yè)是水果生產(chǎn)鏈中最耗時(shí)、最費(fèi)力的一個(gè)環(huán)節(jié),同時(shí)也是保證果品質(zhì)量的重要階段。如何提高水果采摘自動(dòng)化程度,以降低水果收獲成本,提升水果品質(zhì),增強(qiáng)產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力,成為熱點(diǎn)研究課題。國(guó)內(nèi)的水果收獲方式,基本以人工采摘

2、為主,其費(fèi)用約占成本的50%～70%。采摘機(jī)器人作為農(nóng)業(yè)機(jī)器人的重要類型,能夠降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度和生產(chǎn)費(fèi)用、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和保證果實(shí)適時(shí)采收,因而具有很大發(fā)展?jié)摿ΑＮ恼卵芯苛嘶诹Ⅲw視覺技術(shù)收獲機(jī)器人采摘過程中障礙物識(shí)別與定位,以及收獲機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)學(xué)分析。主要研究?jī)?nèi)容和方法如下:
　　 在對(duì)成熟柑橘、樹葉、樹枝等顏色信息提取分析的基礎(chǔ)上,利用RGB系統(tǒng)中的色差分量|R-G|+|R-B|+|G-B|,|R-G|和|G-R|

3、進(jìn)行Ostu法自適應(yīng)閾值分割可以識(shí)別枝干等障礙物。
　　 利用雙目立體視覺原理提取樹枝空間信息,先采用區(qū)域匹配獲取立體圖像視差圖。采用多線段擬合的方法將骨架圖像中分枝點(diǎn)斷開,形成簡(jiǎn)單的線圖形,簡(jiǎn)化了樹枝三維信息,同時(shí)提取樹枝骨架圖像中的特征點(diǎn)。然后結(jié)合視差圖像計(jì)算樹枝骨架特征點(diǎn)的空間坐標(biāo),再根據(jù)距離圖像求取樹枝半徑信息。
　　 介紹了關(guān)節(jié)型柑橘采摘機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),對(duì)關(guān)節(jié)式柑橘采摘機(jī)器人進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)分析,建立了機(jī)器人操作

4、臂的幾何模型和運(yùn)動(dòng)學(xué)方程。通過運(yùn)動(dòng)學(xué)分析求出運(yùn)動(dòng)學(xué)正解和逆解。在此基礎(chǔ)上,采用數(shù)值解法求解機(jī)器人的工作空間,對(duì)采摘機(jī)器人進(jìn)行工作空間仿真分析。運(yùn)動(dòng)學(xué)方程正解和逆解的實(shí)現(xiàn),為柑橘采摘機(jī)器人的精確運(yùn)動(dòng)控制奠定了基礎(chǔ)。工作空間仿真結(jié)果表明設(shè)計(jì)開發(fā)的5自由度采摘機(jī)器人能夠滿足自然場(chǎng)景下柑橘的采摘要求,驗(yàn)證了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性。
　　 研究采用立體視覺技術(shù)在障礙物的識(shí)別定位與重構(gòu)方面取得了一定的進(jìn)展,同時(shí)在綜合考慮采摘作業(yè)場(chǎng)景的情況后,對(duì)水