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1、
蔬米摘機器/
N是針對水果和蔬菜,
通過編程能完成這些作物的采摘，輸送， 裝箱等相關作業(yè)任務的具有感知能力的自
動化機械收獲系統(tǒng)。
設計果蔬采摘機器人需解決的主要問題是識別 和定位果實，在不損害果實也不損害植株的條件 下，按照一定的標準完成果蔬的收獲。同時，也 要考慮經(jīng)濟因素，要保證其成本不比其所替代的 人工成本高。 W
?國內外發(fā)展現(xiàn)狀
?農(nóng)業(yè)機器人的發(fā)展與展望
? 1. 1984年，日本京都大學的川村等人開始開始了 對 】的研究，并研制出一臺具有5自
there?
I
由度關節(jié)型機械手的機器人。
，針對
?2 .
2、近藤等人研制岀氣吸式
特定栽培模式…坡面上種植和平面種植，研制出 了 3種草莓采摘機器人并分別進行了實驗。
?3 .荷蘭農(nóng)業(yè)環(huán)境工程研究所研制出一種多功能
O機械手有7個自由度，采用三菱
摘1條黃瓜
RV-E26自由度機械手，在底座上壇加了 1個線性 滑動由度，采摘成功率約為80%,
需時間45s。
?4.日本岡山大學研制的 觀關廳屬采用5自 由度的極坐標機械手。視覺傳感器一般采用彩色 攝像機。該機器人的特點是，為聲提高使用效率， 開發(fā)了多種末端執(zhí)行器,除了能完成采摘作業(yè)，更 換其他的末端執(zhí)行器還可以完成噴霧、套袋和修 剪枝葉等作業(yè)
迎迎亂目目C3目於沢G3目0
3、
迎迎亂目目C3目於沢G3目0
? I為動力的移動
騎書忌木畀關黑聲耀專絡奏蠶駅牖關
購濾辭霽該機器人可以
I 85%以上的
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果蔬采摘機器人技術原理
果蔬采摘機器人技術原理
? 一.番茄米摘機器人
> 一和
組成
圖2番茄釆摘機器人結構簡圖
4、
迎迎亂目目C3目於沢G3目0
果蔬釆摘機器人技術原理
,把
I,可尋找和識別成熟果實。
?帶橡膠手指和啟動吸嘴的 果實吸住抓緊后，
?利用 的腕關節(jié)把果實擰下來而不損
傷果實。
由行走。
有4個輪子，能在田卩
/ / 厶 機器人米摘番茄十
在第13屆中國（壽光）國際蔬菜科技博覽會上,
蔬菜機器人在采摘西紅柿
迎迎亂目目C3目於沢G3目0
1、草莓米摘機器人
圖像采集卡
V軸 、
t刊巧軸用軸攝像機2 運動控制器
限位開關攝像機1
（共6個
主機
打召戶8勿?迎迎Q回目目G3目％僭。G3目肝
圖4 草莓
5、采摘機器人采摘系統(tǒng)示意圖
自動草惑摘機器人?MP4
（一）果蔬采摘機器人定位系統(tǒng)
1.激光掃描測距技術
這種技術利用一束激光在物體表面逐點掃描，根 據(jù)各點反射的信息判別物體的形狀及空間位置。 其測距原理有三種： 、
和 O
利用這種技術能夠達到很高的水果形狀精度及 空間位置精度，但速度比較慢，成本比較高。
? 2.利用兩臺攝像機所獲得的圖像差異計算目 標的三維信息
這種技術跟人眼觀察物體的方式很相似，他利用 兩臺相隔一定距離的兩臺攝像機所獲取的圖像的 差異，運用三角測距原理得到果實的有關位置的 三維信息，這就是所謂的了 o
這種技術相比較于激光測距技術精度低，
6、但具 有速度快、成本低的特點，在實際研究中得到了 廣泛應用。
迎迎亂目目C3目於沢G3目0
（二）果蔬采摘機器人視覺系統(tǒng)的目標提取
大部分水（疏）果處于采摘期時，其果實
表面顏色與北京顏色存在較大差異，而同
一品種果實表面顏色相近，體現(xiàn)在色彩空 間中果實顏色和背景顏色存在著不同分布 的特性。
? 1.果實表而顏色樣本采集
2?建立果實表面色彩空間參照牙
3 .果實分割
? 4?圖像分割實驗結果及討論
果實表面顏色樣本釆集
1、 使用數(shù)碼相機直接從田中拍攝圖片，并 從這些圖片中剪裁出成熟水果的區(qū)域
2、 使用數(shù)碼相機在各種自然光條件下（清 晨、中午、傍
7、晚、晴天和甬央）扌白攝成熟 果實，并拍攝相對應的背景（水泥地面以 及樹葉、雜草等）
3、在可控光強的光箱中用彩色攝像機（使 嬲鑑靠）采集各種光照X件下的真
建立色彩空間參照表
iei
?建立色彩空間參照表的過程，實際上就是 樣本像素在色彩空間的分布過程。
迎迎亂目目C3目於沢G3目0
果實圖像分割
?有了果實表面顏色色彩空間參照表以后， 很容易判斷一個像素點是否為目標像素點
?判斷方法：在每個像素點的5X5鄰域內統(tǒng) 計目標像素點個數(shù)，超過半數(shù)時則認為該 點是目標像素點，否則認為是非目標像素 點。
迎迎亂目目C3目於沢G3目0
迎迎亂目目C3目於沢
8、G3目0
迎迎亂目目C3目於沢G3目0
圖像分割實驗結果及討論
水果表面顏色樣本色彩空間分布圖h
水果表面顏色樣本色彩空間分布圖,
目標分割實驗結果
f臚
色刪唯
農(nóng)業(yè)機器人的發(fā)展與展望
?發(fā)展
目前，大部分果蔬采摘機器人還處于研究階段，離實用化
和商品化還有一定的距離。其主要原因是:
1 .機器人智能化程度沒有達到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的要求。農(nóng)業(yè)生產(chǎn) 的非結
9、構性和田間工作的不確定性要求采摘機器人具有較 高的的智能和柔性生產(chǎn)的能力。
2.釆摘效率不高，普遍低于人工釆摘。這主要是由于圖像
處理時間較長，以及機器人的自由度多，對其控制需要話
費較長時間。
3.機器人的制造成本較高, 用效率較低。
?展望：
采摘智能化機器人的研究需要在一下幾個方面進 行努力：
1開發(fā)岀智能化程度高的視覺處理系統(tǒng)朋能夠對 要采摘的成熟果蔬進行準確的識別和精確定位。
2提高圖像處理硬件的處理速度，優(yōu)化軟件的算 法，同時簡化機器人結構，降低控制難度，從而 提高采摘工作效率
3設計開放式的采摘機器人，提高機器人的通用 性。通過更換末端執(zhí)行器既能采摘同的果蔬，
提高機器人使用效率。 1
果蔬采摘機器人
