温室智能装备系列之三十八:智能温室大棚
为提高果实采收自动化水平,针对高架栽培果实设计了一种新型自动采摘机器人系统,其可以对机器人本体两侧果实同时进行采摘。系统采用机器视觉方式实现自主导航,通过双目视觉相机对果实进行识别和空间定位,由关节型机械臂操纵末端执行器进行定位。系统末端执行器采用吸附果实、夹持和切割果柄的方式对果实进行柔性操作。根据实际需求制定了采摘机器人系统作业流程,保证机器人作业高效有序。试验结果表明,果实采摘机器人系统采摘成功率达75%,单次采摘作业平均耗时11s。
引言
设施环境种植蔬菜果实因其反季节、高产的特点,在世界各地广泛种植。为保证其食用和外观品质,需要在收获期分时段多次挑选采摘,目前以人工作业为主,劳动强度大,工作效率低,并且随着老龄化以及农业劳力转移,采收成本也逐渐增加。为提高采摘作业自动化水平,20世纪90年代开始,日本率先研制针对高架栽培的果实自动化采摘设备,k0ndo等人2010年最新研制的果实采摘设备采摘成功率为41.3%,单循环作业耗时11.5s。然而,由于农业环境不稳定性、作业对象分布不规则,以及个体差异大等客观因素限制,目前智能采收设备研究仍处于试验样机阶段。
本文针对果实高架栽培模式,设计了可进行双侧高效采摘的机器人系统,主要对其中各功能部件进行设计和集成,并制定系统作业流程。本系统采用无线遥控和语音提示交互方式,可满足观光农业和科普教育领域示范应用,以进一步推动智能采收设备真正进入农业生产。
工作环境介绍
果实高架栽培因其结构化种植特点,有利于减轻劳动作业强度,改善果实食用品质,近几年受到广泛推广。果实种植于栽培槽内,并由栽培架固定支撑。采摘机器人行走于栽培架行间,同时对两侧果实进行采摘。果实主要分布在高度距地面850~1070mm区域,深度范围为200mm的空间区域内。
系统构成模块
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