三平移并聯(lián)移栽機(jī)器人及其視覺(jué)系統(tǒng)研究.pdf

1、高效的工廠化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)是一項(xiàng)國(guó)內(nèi)外新興的產(chǎn)業(yè)技術(shù)，在部分發(fā)達(dá)國(guó)家已走向?qū)嵱没a(chǎn)業(yè)化。國(guó)外由于勞動(dòng)力成本高，已大力推廣溫室內(nèi)機(jī)械化作業(yè)，機(jī)器人在植物工廠的應(yīng)用已得到了較高的重視，并取得初步成果，而國(guó)內(nèi)在這一方面的研究還比較欠缺。并聯(lián)機(jī)構(gòu)具有剛度大、運(yùn)動(dòng)慣性小、精度高、控制容易等優(yōu)點(diǎn)，而這些優(yōu)點(diǎn)彌補(bǔ)了傳統(tǒng)的串聯(lián)機(jī)構(gòu)的不足。鑒于上述情況本課題引入了基于新型三平移并聯(lián)機(jī)器人用于秧苗移栽的研究，并且將機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)引入并聯(lián)機(jī)構(gòu)中，使移栽機(jī)器人更加柔

2、性化。 本文以一種3-CRR機(jī)構(gòu)形式為基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計(jì)、造型仿真，改進(jìn)部分結(jié)構(gòu)并進(jìn)行尺寸、安裝布置方式、傳動(dòng)系統(tǒng)和機(jī)械手的設(shè)計(jì)。選擇合適的原器件設(shè)計(jì)、加工制造出一種完全解耦的移栽用三平移并聯(lián)機(jī)器人及其機(jī)械手。 以廉價(jià)的USB接口的CMOS傳感器攝像機(jī)作為視覺(jué)采集設(shè)備，降低視覺(jué)系統(tǒng)硬件成本，簡(jiǎn)化了視覺(jué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。這樣有利于機(jī)器視覺(jué)在農(nóng)業(yè)中的推廣應(yīng)用。通過(guò)學(xué)習(xí)機(jī)器視覺(jué)相關(guān)知識(shí)，了解圖像的采集、分割、處理、攝像機(jī)的標(biāo)定，綜合考慮適

3、用于秧苗移栽的機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)。研究彩色圖像的分割方法，分別使用HSI色度法與超綠色分割方法分割秧苗圖像。將分割后的圖像進(jìn)行二值化處理，運(yùn)用數(shù)值形態(tài)學(xué)方法得到圖像中各秧苗的中心位置。最終依據(jù)程序簡(jiǎn)單、運(yùn)行時(shí)間少、處理得到的中心位置與秧苗實(shí)際根莖位置較接近而選擇超綠色方法進(jìn)行分割。了解攝像機(jī)標(biāo)定的相關(guān)知識(shí)，按照Tsai提出的基于徑向約束的攝像機(jī)標(biāo)定方法對(duì)攝像機(jī)的參數(shù)進(jìn)行標(biāo)定。編寫程序進(jìn)行圖像處理并將各秧苗中心的圖像像素坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成世界坐標(biāo)系中的