|
農(nóng)業(yè)機(jī)器人發(fā)展及其應(yīng)用
（作者未知） 2012/5/16
（接上頁）在耕作場內(nèi)辨別自身位置,推動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作,實(shí)現(xiàn)無人駕駛;配上各種農(nóng)具,能進(jìn)行各種田間作業(yè),從而保證田間壟作方向正確與耕作精準(zhǔn)。
3.1.2施肥機(jī)器人
施肥機(jī)器人除具備在田間作業(yè)自動(dòng)行駛的功能外,會(huì)根據(jù)土壤和作物種類的不同,自動(dòng)按不同比例配備營養(yǎng)液,計(jì)算施肥總量,降低農(nóng)業(yè)成本,減少施肥過多產(chǎn)生的污染。
3.1.3除草機(jī)器人
除草機(jī)器人采用了先進(jìn)的計(jì)算機(jī)圖像識(shí)別系統(tǒng)、GPS系統(tǒng)。其特點(diǎn)是利用圖像處理技術(shù)自動(dòng)識(shí)別雜草,利用GPS接收器做出雜草位置的坐標(biāo)定位圖。
3.2機(jī)械手式農(nóng)業(yè)機(jī)器人
機(jī)械手系列機(jī)器人的目標(biāo)是對(duì)作業(yè)對(duì)像的識(shí)別，它的作業(yè)對(duì)象是果實(shí)、家畜等離散個(gè)體。由于作業(yè)對(duì)象的基本生理特征和力學(xué)特征等不同，開發(fā)該機(jī)器人的重點(diǎn)應(yīng)放在檢測數(shù)據(jù)的采集上，從而開發(fā)不同的傳感器。傳感器的融合技術(shù)在近年來已被引入到機(jī)器人識(shí)別研究中，開發(fā)新型傳感器以及提出新的融合方法，提高靈敏度和反應(yīng)速度以完善探測結(jié)果，是今后重要的研究方向。目前，屬于該系列的機(jī)器人主要有下面幾種。
3.2.1 嫁接機(jī)器人
嫁接技術(shù)在蔬菜、水果生產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng)用，它一方面可以改良品種，另一方面可以防止病蟲害。但是由于氣候等因素的影響，要求在短時(shí)間內(nèi)完成，因此這給作業(yè)者帶來了體力上與精神上的疲勞。為了提高作業(yè)效率， 開發(fā)了嫁接機(jī)器人。日本農(nóng)產(chǎn)省1989年成立了TGR技術(shù)嫁接研究所。該研究所研制出了一種嫁接機(jī)器人，其嫁接過程分切斷、合位和接苗三個(gè)環(huán)節(jié)。它為全自動(dòng)式，若本苗或嫁苗有缺苗時(shí)能自動(dòng)判別，并跳過缺苗盆。該機(jī)器人的嫁接成功率達(dá)97%， 同時(shí)也大大提高了作業(yè)速度。
3.2.2收摘機(jī)器人
到1997年底，國外開發(fā)的一系列果品蔬菜收摘機(jī)器人，如西紅柿、黃瓜、結(jié)球菜、柑桔等收獲機(jī)器人均研制出了樣機(jī)，有些已應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)。這類機(jī)器人采用彩色攝像機(jī)作為視覺傳感器尋找和識(shí)別成熟果實(shí)，它主要由機(jī)械手、終端握持器、視覺傳感器及移動(dòng)機(jī)構(gòu)等幾部分組成。其中機(jī)械手有7個(gè)自由度，能避開障礙物；終端握持器的中間有壓力傳感器，能避免損傷果實(shí)。
3.2.2.1西紅柿收摘機(jī)器人
西紅柿每棵可長4-6個(gè)果實(shí)，而每個(gè)果實(shí)并不是同時(shí)成熟的。成熟的果實(shí)為紅色，而不成熟的果實(shí)為綠色，因此通過彩色攝像機(jī)作為視覺傳感器尋找和識(shí)別果實(shí)，同時(shí)利用終端握持器中的吸引器，把果實(shí)吸住，再用機(jī)械手的腕關(guān)節(jié)把果實(shí)擰下。為了降低西紅柿的收獲成本，目前已研制了用于收獲櫻桃西紅柿的機(jī)器人，它采用雙目立體成像技術(shù)來確定果實(shí)的位置，成功率約為70%。
3.2.2.2黃瓜采摘機(jī)器人
它的主要部分與西紅柿采摘機(jī)器人相同，不同的是用一般的攝像機(jī)難以區(qū)別果實(shí)與葉莖，因此采用CCD攝像機(jī)，它的感光范圍是從可視光到紅外光，利用黃瓜與葉莖對(duì)紅外光的反射率不同進(jìn)行識(shí)別；為便于黃瓜的采摘，黃瓜架做成傾斜的；采用6個(gè)自由度的機(jī)械手便可以采摘， 由于采用擰摘方法較難，故采用接觸方法先抓住黃瓜， 再用接觸傳感器找到柄，然后剪斷。
3.2.2.3葡萄采摘機(jī)器人
對(duì)于水平葡萄架的葡萄采摘機(jī)器人，視覺傳感器一般為彩色攝像機(jī)，而用PSD Position Sensitive De Vice 三維視覺傳感器效果更好，該傳感器側(cè)裝有激光光源，傳感器接收目標(biāo)物的反射光，從而檢測出成熟果實(shí)及其距離的三維信息。它的機(jī)械手為5自由度極坐標(biāo)型，終端執(zhí)行器中的手指與剪刀采摘果實(shí)。
3.2.2.4柑桔采摘機(jī)器人
西班牙科技人員發(fā)明的這種機(jī)器人由一臺(tái)裝有計(jì)算機(jī)的拖拉機(jī)、一套光學(xué)視覺系統(tǒng)和一個(gè)機(jī)械手組成。能從果實(shí)的大小、形狀和顏色判斷是否成熟。它的工作效率很高。另外，該機(jī)器人通過裝有視頻器的機(jī)械手，能對(duì)采摘下來的果實(shí)按大小同時(shí)進(jìn)行分類。
3.2.2.5結(jié)球菜收獲機(jī)器人
結(jié)球菜收獲機(jī)器人主要是為選擇、收獲已成熟的菜球而研制的智能機(jī)器人。它收獲部的機(jī)械手主要由V型下指、中指和上指，以及薄型切割刀等組成。V型下指用來分離菜球與菜的外葉，當(dāng)視覺部確定目標(biāo)后，下指自動(dòng)插到菜球與外葉之間，使菜球的根部完全暴露，再由切割刀切下菜球，菜球隨下指上升到一定高度，由中指和上指把菜球從下指部取走，送到傳送箱。該機(jī)器人大大節(jié)省了勞動(dòng)力，減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了效率，當(dāng)然它的不足之處是視覺系統(tǒng)的搜索時(shí)間較長，對(duì)菜球本身的緊度也有一定的要求，另外，它目前的成本也比較高。
3.2.2.6 蘑菇收獲機(jī)器人
在許多國家，蘑菇的生產(chǎn)集約化程度很高，但人工采摘蘑菇的效率低，且分類的質(zhì)量不易保證，從而制約了生產(chǎn)效率與經(jīng)濟(jì)效益的提高。因此研制了具有計(jì)算機(jī)視覺系統(tǒng)的蘑菇采摘機(jī)器人。在1（未完，下一頁）
|