草莓收獲機器人系統(tǒng)的研究.pdf

1、我國的草莓種植范圍幾乎覆蓋全國，種植面積居世界之首。但草莓生產(chǎn)仍采用手工作業(yè)，尤其是收獲作業(yè)，收獲期長，勞動強度大，嚴(yán)重制約草莓的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。本課題以“童子一號”草莓為對象，進行了較深入的系統(tǒng)研究，主要研究成果如下： 1.通過調(diào)查分析，確定“童子一號”草莓的品種特性、形狀特性(最大直徑、底部寬度、頂部寬度、果實長度、果實厚度、花萼高度、果實最大直徑到頂部的距離和果柄直徑)、著果特性、果實重量以及果柄剪切力與果柄直徑的關(guān)系，確定草

2、莓果柄剪切力與果柄直徑呈相關(guān)關(guān)系，關(guān)系式為y=16.635x+9.7689，二者呈顯著相關(guān)。這些數(shù)據(jù)給草莓收獲機器人提供了設(shè)計依據(jù)。 2設(shè)計的4自由度的龍門式草莓收獲機器人可以跨行收獲草莓，適合于壟作草莓，解決了在較窄壟溝收獲草莓難度大的問題，設(shè)計結(jié)構(gòu)簡單，控制方便，具有新意。上、下位機的二級控制方式使系統(tǒng)容易控制，系統(tǒng)運行穩(wěn)定性為93.8％，系統(tǒng)判定收獲的準(zhǔn)確率為91.6％，手爪抓取成功率為89.1％，手爪定位的精確度為±1.

3、5mm，果柄切斷率為95.1％，果柄切斷位置距離花萼12.9mm，收獲速度為9.39s/枚。 3為模擬自然條件，檢測不同光照強度對草莓果實顏色特征的影響，設(shè)計制作了一個內(nèi)壁為白色的封閉光照箱，通過調(diào)節(jié)智能鎮(zhèn)流器的電流，獲得不同的光照強度，由此來獲取不同光照強度下不同成熟度草莓的圖像。通過分析得到如下結(jié)論：(1)光照強度在1215-37901x之間對不同成熟度草莓的顏色特征值以及a*、H、S的頻度影響不大。(2)用R、a*和a*2

4、+b*2三個指標(biāo)可以很好地區(qū)分出淺紅、鮮紅和深紅三種成熟度的草莓；用B、b*、H和S可以將淺紅草莓與其他兩種草莓分離出來；用R-B可以分離鮮紅草莓與其他兩種草莓；G、R-G、L*和I不能區(qū)分三種成熟度的草莓。(3)在H=0°-30°的區(qū)間內(nèi)，草莓的H頻度從淺紅到深紅的規(guī)律性較強，頻度依次降低；在S=30％-40％之間，淺紅、深紅和鮮紅草莓的S頻度曲線出現(xiàn)峰值，并從左向右峰值逐漸降低。因此，可以用H、S頻度來區(qū)分草莓的成熟度。 4

5、將獲得圖像的草莓進行理化指標(biāo)的測定，首次分析了不同成熟度草莓顏色特征值與理化值之間的相關(guān)關(guān)系，將草莓的顏色特性與理化指標(biāo)進行了有機的結(jié)合。得出如下結(jié)論：草莓的a*值與其可溶性固形物、果實硬度、維生素C和花青素的相關(guān)性顯著，S值與總酸量的相關(guān)性顯著。其中，維生素C和a*的相關(guān)性最高，其次是花青素與a*、總酸量與S、果實硬度與a*以及可溶性固形物與a*。因此，a*值與草莓理化指標(biāo)最相關(guān)。 5通過實地調(diào)查分析，“童子一號”草莓在全部著