傳感器在農(nóng)業(yè)采摘機(jī)器人中的應(yīng)用

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1、2009年5月農(nóng)機(jī)化研究第5期傳感器在農(nóng)業(yè)采摘機(jī)器人中的應(yīng)用1,2宋婷(1.勝利油田高培中心黨校,山東東營257000;2.西安交通大學(xué)電氣工程學(xué)院,西安710049)摘要:作為智能機(jī)器人的一種,農(nóng)業(yè)采摘機(jī)器人是機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用的典范。與工業(yè)機(jī)器人相比較,農(nóng)業(yè)采摘機(jī)器人工作環(huán)境的特殊性、非結(jié)構(gòu)性,對農(nóng)業(yè)采摘機(jī)器人的智能程度提出了更高的要求。為此,針對農(nóng)業(yè)采摘機(jī)器人工作特性,敘述了傳感器在農(nóng)業(yè)采摘機(jī)器人中所起的作用,分析了農(nóng)業(yè)采摘機(jī)器人傳感器選取的方法,介紹了多傳感器信息融合技術(shù)在采摘機(jī)器人中的應(yīng)用,為農(nóng)業(yè)采摘機(jī)器人智能傳感器的選取與研究提供了依據(jù)。關(guān)鍵詞:傳感器;農(nóng)業(yè)采摘機(jī)器人;信息

2、融合中圖分類號:TP212.1;TP242.3文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1003-188X(2009)05-0199-03力,從而提高自身的作業(yè)能力和智能水平。0引言機(jī)器人傳感器分為內(nèi)部傳感器和外部傳感器兩農(nóng)業(yè)采摘機(jī)器人是機(jī)器人技術(shù)迅速發(fā)展的結(jié)果,種:內(nèi)部傳感器主要用于檢測自身運(yùn)動(dòng)狀態(tài);外部傳是農(nóng)業(yè)向自動(dòng)化和智能化發(fā)展的重要標(biāo)志。目前,發(fā)感器用來感知外部環(huán)境信息。付宜利等人將應(yīng)用于達(dá)國家在農(nóng)業(yè)采摘機(jī)器人研究方面居于領(lǐng)先地位,已多關(guān)節(jié)機(jī)器人避障的傳感器分為無源和有源傳感器[2]研制出番茄、黃瓜、葡萄、柑橘等水果和蔬菜收獲機(jī)器兩種。為了便于理解,在此以農(nóng)業(yè)采摘機(jī)器人作業(yè)人。農(nóng)業(yè)采摘機(jī)器人

3、工作于非結(jié)構(gòu)性、未知的和不確過程中使用的傳感器順序來分析各種傳感器。農(nóng)業(yè)定的環(huán)境中,其作業(yè)對象是隨機(jī)分布的,決定了農(nóng)業(yè)采摘機(jī)器人工作過程為:首先尋找作業(yè)對象;驅(qū)動(dòng)機(jī)采摘機(jī)器人必須具有智能化的感應(yīng)能力,以適應(yīng)復(fù)雜器人趨向于目標(biāo),利用定位裝置確定作業(yè)對象在末端的作業(yè)環(huán)境。農(nóng)業(yè)采摘機(jī)器人上傳感器的應(yīng)用直接操作器的位置;下達(dá)采摘指令采摘果實(shí),采用力傳感影響到農(nóng)業(yè)采摘機(jī)器人對環(huán)境的感知能力,同時(shí)也影器測量手抓取果實(shí)的力;若遇到障礙物進(jìn)行實(shí)時(shí)避響到農(nóng)業(yè)采摘機(jī)器人的智能程度。在研制不同農(nóng)業(yè)障。按照此過程先后用到的傳感器為視覺傳感器、位采摘機(jī)器人時(shí)需要選擇簡單、穩(wěn)定、易實(shí)現(xiàn)的傳感器置傳感器、力傳感

4、器,避障傳感器等。以提高其作業(yè)能力。本文分析了傳感器在國內(nèi)外農(nóng)2農(nóng)業(yè)采摘機(jī)器人常用傳感器分析業(yè)采摘機(jī)器人研究過程中的應(yīng)用,提出了根據(jù)不同的作業(yè)環(huán)境、作業(yè)對象選擇傳感器,采用多傳感器融合2.1視覺傳感器技術(shù)提高機(jī)器人的感知能力,為農(nóng)業(yè)采摘機(jī)器人在研機(jī)器人的視覺技術(shù)也稱為機(jī)器視覺,它是人類研究過程中傳感器的選擇提供了依據(jù)。究較早的一種環(huán)境感覺技術(shù),20世紀(jì)60年代中期起源于美國,60年代后期日本也開始了這方面的研究,1傳感器類型現(xiàn)在可以說全世界的國家都在研究機(jī)器人的視覺技由于農(nóng)業(yè)采摘機(jī)器人作業(yè)對象是有機(jī)生物體,且術(shù)。機(jī)器視覺的基本原理是將光通過光電元件轉(zhuǎn)換不同地域有不同的自然氣候、地形

5、、地貌以及不同的成電信號,通過各種成像技術(shù)對看到的作業(yè)對象進(jìn)行種植制度,所以其應(yīng)用的難度非常之大。尤其針對如分析處理,抽取有用的信息將其輸出。其結(jié)果可供技此錯(cuò)綜復(fù)雜的外部環(huán)境和形狀各異的作業(yè)對象,即使術(shù)人員觀察,更多的是直接輸入給機(jī)器人的控制系[1]是在同一種農(nóng)業(yè)作業(yè)口,其作業(yè)對象也千差萬別。統(tǒng),起到反饋外界環(huán)境信息的目的。智能農(nóng)業(yè)采摘機(jī)器人在作業(yè)時(shí)需要根據(jù)各自作業(yè)環(huán)相對于工業(yè)機(jī)器人而言,應(yīng)用于農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)領(lǐng)域境,選擇不同的傳感器提高感知外界環(huán)境信息的能的農(nóng)業(yè)采摘機(jī)器人其工作環(huán)境和工作對象更加復(fù)雜,需要更加高級的計(jì)算機(jī)視覺傳感系統(tǒng)與其相匹配。收稿日期:2008-07-22農(nóng)業(yè)采摘機(jī)器

6、人視覺傳感系統(tǒng)的主要任務(wù)包括:一是作者簡介:宋婷(1975-),女,山東青島人,講師,在職碩士,(E-mail)songting1975@163.com。確定機(jī)器人或其執(zhí)行機(jī)構(gòu)與工作對象(植物或動(dòng)物)·199·?1994-2010ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net2009年5月農(nóng)機(jī)化研究第5期之間的相對距離;二是確定工作對象的品質(zhì)、形狀和執(zhí)行件接近目標(biāo)物體時(shí),吸引器開始朝果實(shí)移動(dòng)。此[3]尺寸;三是機(jī)器人行走運(yùn)動(dòng)的視覺導(dǎo)航。時(shí),吸力墊內(nèi)的壓力被實(shí)時(shí)監(jiān)控

7、,當(dāng)吸引器內(nèi)壓力到針對農(nóng)業(yè)采摘機(jī)器人需要完成的任務(wù),需要選擇達(dá)一閾值時(shí),止回閥關(guān)閉,與真空泵隔開,吸引器開始不同的視覺傳感器組成不同視覺完成相應(yīng)的工作。往回移動(dòng)。當(dāng)內(nèi)部壓力達(dá)到另一閾值時(shí),手指板開始例如,荷蘭黃瓜采摘機(jī)器人中采用兩臺數(shù)字式攝像移動(dòng),把果實(shí)保持在一固定位置,最后利用機(jī)械手的[6]機(jī)、濾光片、透鏡、反射鏡、棱鏡組成視覺系統(tǒng)。其系腕關(guān)節(jié)把果實(shí)在花梗的連接處擰下。韓國研制的統(tǒng)具有3大功能,即將果實(shí)同周圍背景物區(qū)分開來,蘋果采摘機(jī)器人,采用三指夾持器作為末端執(zhí)行