设施农业采摘机器人研究进展(3)
发布时间:2021-06-06
发布时间:2021-06-06
统检测到,因此在机械臂末端上安装了另外一个相机,引导机械手获取果柄的位置信息。偏正滤光片安装在摄像机的镜头上,用于减少光照在果实表面产生的光晕。试验表明,采摘成功率75%,每完成一次采摘平均耗时17.9 s。
日本的Hayashi等人设计了另外一款适合夜间作业的草莓采摘机器人。该机器人由3自由度液压式机械臂、视觉控制单元、末端执行器、果实收集筐及行走单元组成。该机器人的视觉系统同样由3 个相机构成,不同的是3 个相机平行安装于机械手上。首先,两侧相机获取草莓图像,确定果实位置,然后视觉系统接近采摘目标并停于距离目标280 mm的位置,此时中间相机获取近景图像,识别草莓花萼和果柄的倾斜角,确定切割位置。随后末端执行器气管口吸住草莓,通过剪刀式手指剪断果梗,最后机械臂将草莓运送至草莓收集筐上方,对准凹槽位置释放果实。试验证明,该机器人视觉系统果梗定位成功率为60%,采收成功率为41.3%,单个草莓采摘耗时11.5 s。
黄瓜采摘机器人
黄瓜采摘机器人方面,较早的有日本的Arima[5,6]等于20世纪90 年代研制了黄瓜采摘机器人。如图3所示,该机器人主要由视觉传感器、6 自由度机械臂、末端执行器和移动装置组成。该机器人在相机前加了850 nm的滤光片,可以根据黄瓜的光谱反射特性来识别黄瓜。同时,末端执行器上装有果梗检测传感器、机械手指和切割器。采摘时由机械手指抓住黄瓜,果梗检测传感器定位到果梗,然后由切割器将其切断。采摘成功率约60%。另外,为了便于采摘,黄瓜采用65°的倾斜式栽培,使黄瓜尽量和叶片分离开来。
荷兰的Henten等[7,8]等研制的黄瓜采摘机器人如图4所示。该机器人适合对斜拉线模式种植,没有叶片遮挡干扰的0.8m~1.5m 高度范围黄瓜进行采摘。该机器人以温室供热管道为轨道,行驶速度达0.8 m/s。机器人通过单目相机在不同位置采集850 nm和970 nm 黄瓜近红外图像形成立体视觉,实现对黄瓜的目标识别和果梗采摘点定位。采摘机械臂采用三菱6自由度工业机械臂,采用夹持方式夹紧