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草莓采摘机器人 高等农业机械 果蔬果实收获机器人工作对象特点 1.表皮组织的柔软性，易损伤。 2.生长位置的随机性。果实开花和结果的位置没有一定的规律。 3.成熟期的不一致性。同棵植株的果实由于生长开花的个体差异，发育有先有后。 4.个体形状差异性。水果和蔬菜生产中的品种繁杂，即使同一棵植株，果实形状也不一样。 5.成熟特征差异大。对于果实生产系统，成熟时显现的特征是不同的，有的依靠果实外表颜色，如苹果，西红柿等，有的却要依据果实的内部品质，如西瓜，甜瓜等。 6.果蔬生产是非结构性的开放系统，其工作对象的特性受外界环境影响大 大体介绍 如何实现 发展方向 草莓采摘机器人 ·机器人ＶＳ机械 ·草莓概况 ·设计思路 ·视觉系统 ·机械手设计 ·末端执行器 ·执行速度更快 ·排除干扰 ·高架栽培 大体介绍 　机器人ＶＳ机械 —— 思考，模仿人的动作 草莓概况 　　　　—— 收获期每年12月——第二年5月 　　　　长于苹果，梨，柑橘。富含ＶＣ。　　　　　　　 　　经济效益好。草莓一般在开花后30天左右， 果实进入成熟期。露地栽培的草莓-采摘 期达20天左右，而温室种植的草莓采摘 期可达5-6个月．　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　 　种植模式　　　——　　地垄式的与高架栽培模式（果实　　　　　　　　　 成熟后分别从栽培床两侧垂下） 　　　　　　　　　　　　 草莓是草本植物，高度只有30厘米左右，果实贴在地上，果农只能弯腰或蹲下或半蹲才能采摘．前后两脚成一条直线踩或踮在垄沟中。 （地垄式）采摘累 （高架式）国内大多数研究是基于高架的栽培技术，设施农业是发展趋势。 如何实现 如何实现 如何实现 组成：PC，ＣＣＤ，图像采集卡 一台CCD固定在机架上，距离地面远，获取面积较大，分辨率低； 另外一台安装在机械手的Ｚ轴，可以随机械手一起运动，距离地面较近，获取图像面积小，分辨率高。 （可进行分级与判断成熟与否） 如何实现 摄像机１摄取水平地面上收获区域内草莓的图像，经图像分割后提取收获区域内所有成熟草莓的重心位置，计算草莓个数，并按照重心坐标值对草莓排序. 当机械手移动到第1个草莓重心处时，摄像机2获取该草莓的图像，经图像分割后提取该草莓重心和采摘点位置，驱动机械手收获草莓，然后移动到第2个草莓重心处。 摄像头１－＞提取重心位置－＞计算草莓个数－＞按重心坐标排序 到达重心位置－＞摄像头２－＞获取草莓图像－＞提取中心和采摘点－＞收获 如何实现 （背景）所处的外部环境是复杂的、多变的、非结构的，并且与果实的栽培方式有很大关系。因此，设计机械手应在考虑栽培方式的基础上，使果实处于其作业空间内，并且能够避免障碍物(叶子、茎秆等)，准确地抓取到果实。 （分类）如果按其坐标形式分四类：直角坐标机器人、关节坐标机器人、圆柱坐标机器人和极坐标机器人。 桥架式直角坐标机器人 （组成）直角坐标机器人的运动主要是由三个互相垂直的直线运动(x、Y、z)复合而成，此外还可辅以作业机械手的转动以增加其运动自由度。 如何实现 手爪要完成的功能有两个：切断和夹取。因此必须有“夹”、“放”这两个状态，并且能够在这两个状态之间方便的转换。 发展方向 草莓采摘速度，有待提高。究其原因：畸形果算法有待优化；提高定位精度（果柄过短，导致采摘困难）；叶子干扰影响判断。 在保证果实生长的情况下，改变其栽培模式，使之适应采摘。（例子：棉花与采棉机） 收获机器人的图像处理系统运行速度慢，使机器人等待结果时间长。有待提高 对这类果实采用一种收获机器人，只对末端执行器的张开度进行适当修改。（在果蔬果实中，圆形果实约占70％。） 草莓采摘机器人 * 2004年9月 农业工程学报 《果蔬收获机器人的研究现状及关键问题和对策》 * 目前的工业和农业机器人种类繁多，如果按其坐标形式分类，则可以分成四类：直角坐标机 器人、关节坐标机器人、圆柱坐标机器人和极坐标机器人。直角坐标机器人的运动主要是由三个互相垂直的直线运动(x、Y、z)复合而成，此外还可 辅以作业机械手的转动以增加其运动自由度。 依据直角坐标机器人的基座支撑方式的不同，可以将其分为悬臂式和桥架式两类。 悬臂式的直角坐标机器人只固定一轴，其余二轴都是通过滑块等方式连接在固定轴上。所以 悬臂结构的负荷产生的力矩较大，因此悬臂式直角坐标机器人除了固定轴之外的两轴行程不能太 长，所承受的载荷也不能太大。 * 桥架式的直角坐标机器人则有自己的支撑框架。其x轴可以作为框架的一边，Y轴一端与X轴上的滑块相连，另一端仍受框架支撑。而其负责升降的z轴则通过自身的滑块与Y轴滑块相连，这