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苹果机械化采收技术与装备研究现状 被引量:1
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作者 陈青 吴玄博 +3 位作者 殷程凯 郭自良 丁文芹 周宏平 《林业工程学报》 北大核心 2025年第3期13-24,共12页
苹果作为重要的水果,以其较高的经济价值,成为农民增收的重要来源。然而,苹果在采收过程中存在劳动力短缺、采摘效率低下等问题,对苹果产业的发展构成了严峻挑战,因此,加强苹果机械化采收技术及配套装备的开发,对于提高收获效率和保证... 苹果作为重要的水果,以其较高的经济价值,成为农民增收的重要来源。然而,苹果在采收过程中存在劳动力短缺、采摘效率低下等问题,对苹果产业的发展构成了严峻挑战,因此,加强苹果机械化采收技术及配套装备的开发,对于提高收获效率和保证果品质量起着重要作用。在此背景下,首先综述了苹果振动式采收、采摘作业平台、采摘机器人3类机械化采收技术,并对目前国内外已商品化的采收设备进行概述。其中,分别探讨了苹果振动采收机械及减损技术进展,以及与种植模式相结合实现规模化收获的情况;梳理了国内外苹果采摘作业平台的差异化发展,分类总结了两种采摘作业平台的研究特点;介绍了苹果采摘机器人研究现状,归纳出国内多臂协同采摘机器人研发热点。在此基础上,根据国内对于鲜食苹果成熟度和品质的高度要求,以及目前农业智能化机器人的发展方向,详细阐述了苹果采摘机器人在果实识别、定位以及精准抓取方面所涉及的核心技术,旨在确保机器人准确无误地抓取识别选中的苹果。最后,分析了3类苹果采收机械现存的问题及未来发展方向,并进一步总结了农机与农艺结合、降低设备成本的整体研究趋势,以期为国内苹果机械化采收技术和装备研发提供借鉴。 展开更多
关键词 苹果采摘 振动式采收 采摘作业平台 采摘机器人 识别定位 末端执行器
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基于改进YOLOv7的苹果生长状态及姿态识别 被引量:6
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作者 陈青 殷程凯 +3 位作者 郭自良 吴玄博 王金鹏 周宏平 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期258-266,共9页
针对目前苹果在复杂环境下难以进行生长状态分类识别、姿态信息同步获取等问题,该研究提出了一种基于改进YOLOv7的苹果生长状态分类和果实姿态融合识别方法。首先改进多尺度特征融合网络,在骨干网络中增加160×160的特征尺度层,用... 针对目前苹果在复杂环境下难以进行生长状态分类识别、姿态信息同步获取等问题,该研究提出了一种基于改进YOLOv7的苹果生长状态分类和果实姿态融合识别方法。首先改进多尺度特征融合网络,在骨干网络中增加160×160的特征尺度层,用于增强模型对微小局部特征的识别敏感度;其次引入注意力机制CBAM(convolutional block attention module),改善网络对输入图片的感兴趣目标区域的关注度;最后采用Soft-NMS算法,能够有效避免高密度重叠目标被一次抑制从而发生漏检现象。此外,结合UNet分割网络和最小外接圆及矩形特征获取未遮挡苹果姿态。试验结果表明,改进YOLOv7的识别精确率、召回率和平均识别精度分别为86.9%、80.5%和87.1%,相比原始YOLOv7模型分别提高了4.2、2.2和3.7个百分点,另外苹果姿态检测方法的准确率为94%。该文模型能够实现苹果生长状态分类及果实姿态识别,可为末端执行器提供了抓取方向,以期为苹果无损高效的采摘奠定基础。 展开更多
关键词 图像处理 YOLOv7 分类识别 姿态识别 深度学习 苹果
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水果采摘机械手关键技术研究现状与展望 被引量:8
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作者 郭自良 殷程凯 +3 位作者 吴玄博 陈青 王金鹏 周宏平 《江苏农业学报》 CSCD 北大核心 2024年第6期1142-1152,共11页
采摘机器人的研究对推动水果产业的发展有着重要作用。采摘机械手的运动规划与其硬件结构是采摘机器人的关键技术,影响水果采摘的效率与水果品质。本文分析了传统运动规划算法、基于生物智能的运动规划算法、基于概率采样的运动规划算... 采摘机器人的研究对推动水果产业的发展有着重要作用。采摘机械手的运动规划与其硬件结构是采摘机器人的关键技术,影响水果采摘的效率与水果品质。本文分析了传统运动规划算法、基于生物智能的运动规划算法、基于概率采样的运动规划算法以及基于深度强化学习的运动规划算法等运动规划算法的优点和不足。同时总结了采摘机械手硬件结构的研发现状,指出目前采摘机械手存在采摘效率低、规划算法效率低、系统成本高与采摘对象单一等问题,对未来水果采摘机器人的研究进行了展望。本文为未来采摘机器人的研发提供了参考。 展开更多
关键词 水果采摘机器人 机械手 运动规划 末端执行器
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基于Informed-RRT 的苹果采摘机械臂路径规划研究 被引量:1
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作者 郭自良 吴玄博 +3 位作者 殷程凯 陈青 王金鹏 周宏平 《林业机械与木工设备》 2024年第4期59-65,共7页
针对非结构化复杂环境下采摘机器人成功率低、规划时间长等问题,提出了一种基于informed-RRT的改进采摘运动规划算法。在改进算法中,采用P概率采样取代随机采样,提高采样的目标性,动态步长生成子节点。改进算法提高了Informed-RRT算法... 针对非结构化复杂环境下采摘机器人成功率低、规划时间长等问题,提出了一种基于informed-RRT的改进采摘运动规划算法。在改进算法中,采用P概率采样取代随机采样,提高采样的目标性,动态步长生成子节点。改进算法提高了Informed-RRT算法探索未知空间的速度和灵活性,提高最优路径的收敛速度。二维仿真实验表明,与Informed-RRT相比,改进算法可将初始路径查询更短,成功率更高。通过三维仿真实验可以看出,提出的改进采摘机械臂规划算法,实现了快速的路径查询,提高了规划查询率,降低了索引的盲目性,验证了该算法的有效性与优越性。 展开更多
关键词 采摘机器人 运动规划 机械臂 改进informed-RRT算法
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苹果采摘机器人关键技术研究现状与发展趋势 被引量:56
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作者 陈青 殷程凯 +3 位作者 郭自良 王金鹏 周宏平 蒋雪松 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期1-15,共15页
目前国内苹果基本采用人工采摘方式,随着劳动力资源短缺以及机械自动化技术的迅速发展,利用机器人采摘替代人工作业成为必然趋势,开发苹果采摘机器人用于果园收获作业具有重要意义。由于苹果采摘作业环境复杂,严重制约了采摘自动化的发... 目前国内苹果基本采用人工采摘方式,随着劳动力资源短缺以及机械自动化技术的迅速发展,利用机器人采摘替代人工作业成为必然趋势,开发苹果采摘机器人用于果园收获作业具有重要意义。由于苹果采摘作业环境复杂,严重制约了采摘自动化的发展。目标识别、定位与果实分离是苹果采摘机器人的关键技术,其性能决定了苹果采摘的效率及质量。该文概述了具有市场化前景的苹果采摘机器人发展和应用现状,综述了在复杂自然环境光照变化、枝叶遮挡、果实重叠、夜间环境下以及同色系苹果的识别方法,介绍了多种场景并存的复杂环境下基于深度学习的苹果识别算法,遮挡、重叠及振荡果实的定位方法,并对采用末端执行器实现果实与果树的分离方法进行了分析。针对现阶段苹果采摘机器人采摘速度低、成功率低、果实损伤、成本高等问题,指出今后苹果采摘机器人商业化发展亟需在农机农艺结合、优化识别算法、多传感器融合、多臂合作、人机协作、扩展设备通用性、融合5G与物联网技术等方面开拓创新。 展开更多
关键词 机器人 机器视觉 图像处理 苹果采摘 末端执行器 研究进展
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鸟害防治技术及其在农林中的应用展望 被引量:7
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作者 于强 张健 +1 位作者 殷程凯 陈青 《中国农机化学报》 北大核心 2023年第3期64-72,共9页
鸟害造成的粮食减产、水果品质降低等问题严重制约农林经济发展,因此鸟害防治在农林经营过程中有重要的研究意义与应用价值。通过概述鸟害防治技术分类与特点,重点对激光驱鸟技术、声波驱鸟技术以及鸟情监测综合防治技术的发展历程和现... 鸟害造成的粮食减产、水果品质降低等问题严重制约农林经济发展,因此鸟害防治在农林经营过程中有重要的研究意义与应用价值。通过概述鸟害防治技术分类与特点,重点对激光驱鸟技术、声波驱鸟技术以及鸟情监测综合防治技术的发展历程和现状进行归纳,分析出当前农林驱鸟装备正从电子化向智能化发展的趋势。针对目前鸟害防治装备还存在易被鸟类适应、协同性差、通用性差等问题,提出建立鸟类生物学信息库为驱鸟装备提供发展依据,弱化鸟类适应能力;发展智慧农林推进农林鸟害防治的信息化与协同工作能力;培育农林抗鸟害作物,并开发先进鸟类监测算法提高识别率提前规避鸟害,做到鸟害治理为主,预防为辅。 展开更多
关键词 驱鸟技术 鸟害 鸟类识别 智慧农林
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