果樹快速定位采摘機(jī)器人設(shè)計(jì)

2017年6月農(nóng)機(jī)化研究第6期

果樹快速定位采摘機(jī)器人設(shè)計(jì)

—基于紅外和激光掃描技術(shù)張邦鳳

（重慶電子工程職業(yè)學(xué)院

摘

要：

應(yīng)用電子學(xué)院，重慶

401331）

為提高采摘機(jī)器人的自主導(dǎo)航能力和采摘效率，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的快速果樹識(shí)別和定位，結(jié)合紅外測(cè)距傳

感器與計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)，利用激光掃描傳感器體積小、功耗低、速度快、抗干擾等特點(diǎn)，提出了一種非接觸實(shí)現(xiàn)果樹的快速識(shí)別與定位，為采摘式測(cè)量果樹深度信息的方法；并結(jié)合計(jì)算機(jī)圖像處理對(duì)果樹進(jìn)行了標(biāo)定，

機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡規(guī)劃提供了自主導(dǎo)航的參數(shù)。為了驗(yàn)證該方法的可靠性，在采摘機(jī)器人試驗(yàn)樣機(jī)上安裝了紅并通過左右兩側(cè)果樹的導(dǎo)航路徑擬合，得到了機(jī)器人的行走路徑，通過對(duì)外線測(cè)距和激光掃描快速定位裝置，

比紅外線測(cè)距和激光掃描的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，其擬合路徑基本吻合，從而驗(yàn)證了該方法測(cè)量數(shù)據(jù)的可靠性。根據(jù)不同利用計(jì)算機(jī)圖像處理對(duì)果樹進(jìn)行了標(biāo)定，最后利用激光掃描方法對(duì)標(biāo)定后的果樹進(jìn)行的樹高對(duì)應(yīng)的枝葉密度，

了快速定位，并將結(jié)果和全站儀的結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比，結(jié)果表明：激光掃描和全站儀之間的最大誤差僅為20mm。這說明，激光測(cè)量的精度較高，可以滿足設(shè)計(jì)的需求。

關(guān)鍵詞：采摘機(jī)器人；紅外線測(cè)距；激光掃描；快速定位；果樹標(biāo)定中圖分類號(hào)：S225．93；TP391．41

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1003－188X（2017）06－0233－05

DOI:10.13427/j.cnki.njyi.2017.06.046

0引言

近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和生產(chǎn)力的進(jìn)步，

部，從而可以得到更加廣闊的視野。機(jī)器人快速定位的一般流程如圖1所示

。

人們對(duì)自動(dòng)化作業(yè)要求的呼聲越來越高；然而農(nóng)業(yè)作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的物質(zhì)基礎(chǔ)，在快速發(fā)展的工業(yè)化和日益顯現(xiàn)的人口老齡化背景下，加快農(nóng)業(yè)裝備的研究進(jìn)程變得更加迫切。我國(guó)是水果生產(chǎn)大國(guó)，目前我國(guó)果園無論是面積還是產(chǎn)量均居世界前列，但果樹的種植和管理技術(shù)落后。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息技術(shù)的飛速發(fā)展，農(nóng)業(yè)機(jī)器人已成為現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)裝備研究中的重要組成部分，智能化果園裝備自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)的研究一直以來都受到各國(guó)學(xué)者的高度重視。本次研究將紅外線技術(shù)和激光掃描技術(shù)應(yīng)用到了機(jī)器人的果樹標(biāo)定和快速定位的優(yōu)化設(shè)計(jì)上，以期提高機(jī)器人的自動(dòng)化程度，提高機(jī)器人的定位速度和采摘效率。

1快速定位采摘機(jī)器人設(shè)計(jì)

為了實(shí)現(xiàn)采摘機(jī)器人的快速定位，采用紅外線測(cè)

圖1

Fig．1

采摘機(jī)器人快速定位系統(tǒng)流程圖

紅外距和激光掃描兩種方式來進(jìn)行快速定位。其中，線和激光掃描儀及傳感器都安裝在采摘機(jī)器人的頂

收稿日期：2016－03－03

基金項(xiàng)目：重慶市科學(xué)技術(shù)委員會(huì)一般項(xiàng)目（cstc2015shmszx0431）（E－mail）zbf-作者簡(jiǎn)介：張邦鳳（1964－），女，重慶人，副教授，碩士，

cq@sina．com。

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傳感器通過實(shí)時(shí)掃描，將紅外線測(cè)距和激光掃描得到的信息傳遞給PC機(jī)；PC機(jī)將信息進(jìn)行處理，并將數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選，掃描完成后將數(shù)據(jù)導(dǎo)入到MatLab軟件中進(jìn)行圖像處理和圖像的繪制。圖像處理流程如圖2所示。

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