蔬菜嫁接機(jī)器人關(guān)鍵技術(shù)的研究.pdf

1、以葫蘆和西瓜為砧木和接穗，采用斜插法嫁接，測(cè)定了砧木和接穗的幾何參數(shù)和力學(xué)特性，探索了機(jī)械損傷檢測(cè)方式，實(shí)現(xiàn)了砧木子葉旋轉(zhuǎn)角度和抓取點(diǎn)高度的判斷，設(shè)計(jì)了斜插式嫁接試驗(yàn)臺(tái)并進(jìn)行了試驗(yàn)。結(jié)果如下：
　　 1)在壓縮量為20％的前提下，葫蘆的壓縮強(qiáng)度為81.6KPa，西瓜的壓縮強(qiáng)度為105.5kPa。葫蘆和西瓜沿長(zhǎng)軸剪切時(shí)的剪切強(qiáng)度為7.1KPa和0.032KPa，沿短軸剪切時(shí)的剪切強(qiáng)度為7.4KPa和0.034KPa。15mm、20

2、mm和25mm長(zhǎng)度的西瓜苗的壓桿臨界力Pcr為0.297N、0.161N和0.099N。
　　 2)以不同形式的打孔，圓形針打孔后砧木葫蘆在一定時(shí)間內(nèi)的微弱發(fā)光總量普遍比扁形針打孔后葫蘆的微弱發(fā)光總量多。以不同角度打孔，60°打孔比45°和30°打孔后的微弱發(fā)光量都要高。以上說(shuō)明微弱發(fā)光可以作為一種檢測(cè)植物機(jī)械損傷的方式。
　　 3)對(duì)砧木俯視圖通過(guò)腐蝕、形態(tài)學(xué)處理后，能成功將圖像區(qū)域分割開(kāi)的成功率為98％；以長(zhǎng)短軸差值

3、作為判斷準(zhǔn)則來(lái)區(qū)分真葉和子葉，成功率為97.9％。判斷結(jié)果表明子葉區(qū)域質(zhì)心和原點(diǎn)的連線(xiàn)與X軸所成的角度可以表示為子葉的角度。
　　 4)對(duì)砧木側(cè)視圖進(jìn)行坐標(biāo)體系變換，特征點(diǎn)提取后進(jìn)行曲線(xiàn)模擬并進(jìn)行了判斷優(yōu)化，總體誤差在允許范圍之內(nèi)，處理時(shí)間控制在200-500ms之間，符合自動(dòng)嫁接的要求。算法具有一定的魯棒性，可用于瓜科類(lèi)蔬菜苗的識(shí)別定位，克服了苗生長(zhǎng)彎曲和子葉重疊的問(wèn)題。
　　 5)設(shè)計(jì)了斜插式蔬菜嫁接機(jī)器人，主要工作

4、部件包括接穗夾持機(jī)構(gòu)、接穗切削機(jī)構(gòu)、砧木生長(zhǎng)點(diǎn)去除機(jī)構(gòu)、砧木夾持?jǐn)喔鶛C(jī)構(gòu)、砧木打孔機(jī)構(gòu)和接穗與砧木對(duì)接導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。能實(shí)現(xiàn)砧木的夾持、展平、斷根、去除生長(zhǎng)點(diǎn)、打孔和接穗的夾持、切削、砧木和接穗的接合作業(yè)。
　　 6)針對(duì)以往的夾持機(jī)構(gòu)存在的不足，設(shè)計(jì)了一種可針對(duì)不同類(lèi)型的嫁接苗實(shí)現(xiàn)定位夾持并保持其直線(xiàn)狀態(tài)的夾持機(jī)構(gòu)和能實(shí)現(xiàn)柔性?shī)A持的氣吸式接穗夾持手。針對(duì)斜插法的工作流程，設(shè)計(jì)了一種輔助機(jī)構(gòu)，能引導(dǎo)接穗順利插入到砧木的插接孔內(nèi)。