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基于CNN和视觉图像特征的农业采摘机器人机械臂抓取末端轨迹跟踪控制方法
1
作者 李彬 《农业工程》 2025年第5期39-44,共6页
由于农业采摘机器人的操作环境复杂、不稳定,机械臂会受到外界干扰,如风、振动或作物变形等,导致末端执行器摇晃或机构变形,无法有效动态捕捉机械臂抓取末端轨迹的不确定拐点,进而影响轨迹跟踪精度。因此,提出基于CNN和视觉图像特征的... 由于农业采摘机器人的操作环境复杂、不稳定,机械臂会受到外界干扰,如风、振动或作物变形等,导致末端执行器摇晃或机构变形,无法有效动态捕捉机械臂抓取末端轨迹的不确定拐点,进而影响轨迹跟踪精度。因此,提出基于CNN和视觉图像特征的农业采摘机器人机械臂抓取末端轨迹跟踪控制方法。基于时间序列和空间序列提取农业采摘机器人机械臂轨迹信息,设定目标强迫函数,提取机械臂抓取末端运动轨迹时空变化特征;采用CNN计算弹簧非线性干扰和环境力学非线性干扰下的采摘机器人机械臂动力参数非线性误差变化。计算初始点与末端点的运动学定向关系,计算视觉图像特征校准误差,将其输入至控制执行器中,采用视觉校准补偿反馈收敛函数调整目标点与实际点之间的差距,实现轨迹控制。试验表明,该方法对农业采摘机器人机械臂抓取末端轨迹动力参数误差计算精准,在视觉方向校准补偿下针对多点波浪曲线和多点矩形曲线均能有效动态捕捉轨迹的不确定拐点。在内部弹簧非线性干扰和外部环境力学非线性干扰下,该方法的机械臂抓取轨迹跟踪控制效果都表现较好,具有较好的鲁棒性。 展开更多
关键词 农业采摘机器人 机械臂 非线性干扰 视觉图像特征 误差补偿
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农业采摘机器人产业化进程分析与多臂高速化技术走向 被引量：11
2
作者 刘继展 江应星 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期1-17,共17页
在经历了长期的摸索和积累后,全球采摘机器人的产品化进程正在不断加速。随着我国农业生产对采摘机器人需求的快速刚性化,众多企业纷纷加入,生产销售逐步展开,但作业效率不足已成为其全面产业化和生产应用的核心障碍。本文在分析我国采... 在经历了长期的摸索和积累后,全球采摘机器人的产品化进程正在不断加速。随着我国农业生产对采摘机器人需求的快速刚性化,众多企业纷纷加入,生产销售逐步展开,但作业效率不足已成为其全面产业化和生产应用的核心障碍。本文在分析我国采摘机器人效率现状的基础上,归纳了机器人采摘的提效技术模式和多臂化途径,指出了国内外采摘机器人多臂高速并行的发展态势。在总结多臂采摘机器人臂型设计、视觉技术、任务与运动规划技术发展现状的基础上,提出了采摘机器人产业化的发展趋势与目标,认为从手眼高精准向综合强容差、从专用定制化向通用模块化、从专业性装备向用户型产品发展是采摘机器人产业化的技术走向。 展开更多
关键词 农业采摘机器人 产业化 多臂 作业效率
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基于LabVIEW的农业采摘机器人虚拟运动仿真研究 被引量：3
3
作者 张倩 李杨 《农机化研究》 北大核心 2024年第1期63-66,共4页
通过对采摘机器人正运动学分析,建立农业采摘机器人运动学逆解求解方程,为采摘机器人控制过程提供输入参数。基于SolidWorks中的Motion运动模块中的直线插补和圆弧插补两种方法,建立采摘机器人执行机构运动轨迹,通过LabVIEW与SolidWork... 通过对采摘机器人正运动学分析,建立农业采摘机器人运动学逆解求解方程,为采摘机器人控制过程提供输入参数。基于SolidWorks中的Motion运动模块中的直线插补和圆弧插补两种方法,建立采摘机器人执行机构运动轨迹,通过LabVIEW与SolidWorks联合的方式建立采摘机器人虚拟运动仿真模型。果蔬采摘机器人执行采摘机构运动轨迹仿真结果表明:通过直线插补和圆弧插补两种方式相互结合的方式,可以获取采摘作业过程中的精准运动轨迹。 展开更多
关键词 农业采摘机器人 运动轨迹 LABVIEW 虚拟运动仿真
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五自由度农业采摘机器人轨迹规划 被引量：9
4
作者 卢君宜 杨庆华 +1 位作者 高峰 鲍官军 《机电工程》 CAS 2010年第12期1-6,共6页
为解决所设计的五自由度农业采摘机器人的轨迹规划问题,通过DH参数建模建立了其运动学模型,提出了一种基于代数法和几何法的综合应用的算法,成功推导了此类机器人的逆运动学解析解。在此基础上,采用一种加速度函数为组合正弦函数的轨迹... 为解决所设计的五自由度农业采摘机器人的轨迹规划问题,通过DH参数建模建立了其运动学模型,提出了一种基于代数法和几何法的综合应用的算法,成功推导了此类机器人的逆运动学解析解。在此基础上,采用一种加速度函数为组合正弦函数的轨迹规划方法对其进行关节空间的轨迹规划,并进行了仿真实验分析。研究结果表明,该规划方法不仅具有操作时间短的特点,而且使得机器人运动平稳,无振动和过冲现象,满足机器人准确、快速完成采摘任务的要求。 展开更多
关键词 农业采摘机器人 逆运动学 组合正弦函数 轨迹规划
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基于反步法的农业采摘机器人移动路径跟踪控制研究 被引量：1
5
作者 张光磊 贾鹤鸣 《安徽农业科学》 CAS 2014年第23期8023-8026,共4页
为实现农业采摘机器人路径跟踪控制,基于李雅普诺夫稳定性理论设计了一种反步法控制器。通过调节控制器参数抵消了机器人误差模型中的部分未知非线性项,简化了控制器的设计形式。利用神经网络对模型未知项和外界干扰进行估计,设计鲁棒... 为实现农业采摘机器人路径跟踪控制,基于李雅普诺夫稳定性理论设计了一种反步法控制器。通过调节控制器参数抵消了机器人误差模型中的部分未知非线性项,简化了控制器的设计形式。利用神经网络对模型未知项和外界干扰进行估计,设计鲁棒自适应控制器在线补偿设计的神经网络的估计误差,提高了神经网络的学习精度。仿真试验结果表明,设计的控制器可实现采摘机器人在存在外界干扰作用下对期望路径的精确跟踪。 展开更多
关键词 农业采摘机器人 路径跟踪 反步法 神经网络
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六自由度农业采摘机器人驱动控制仿真研究 被引量：5
6
作者 薛峰 陈帝伊 马孝义 《农机化研究》 北大核心 2010年第7期59-64,共6页
农业采摘机器人是21世纪精准农业的重要装备之一,利用仿真技术分析机器人的运行情况和合理的优化机器人是未来机器人的研究的重点。为此,采用Matlab/Simulink环境下的Simulink工具箱、SimPowerSystems模块库和powerlib模块库三者相结合... 农业采摘机器人是21世纪精准农业的重要装备之一,利用仿真技术分析机器人的运行情况和合理的优化机器人是未来机器人的研究的重点。为此,采用Matlab/Simulink环境下的Simulink工具箱、SimPowerSystems模块库和powerlib模块库三者相结合的方法,建立了通用型六自由度机械手农业采摘(GMFS-360)机器人仿真模型并进行了仿真分析,利用Matlab的函数模块对机器人的运行性能进行了优化设定。然后,建立了农业采摘机器人的驱动控制系统仿真模型、定位控制系统仿真模型、速度和惯性矩系统仿真模型,实现了虚拟环境下机器人的各个旋转轴的驱动运行,通过仿真分析证明了控制算法和仿真模型的正确性。通过对农业采摘机器人仿真分析,可以直观地了解采摘机器人的构造原理及其运行状况,为农业采摘机器人的调试和具体实际操作提供理论依据和模型。 展开更多
关键词 农业采摘机器人 MATLAB/SIMULINK 仿真分析 驱动控制系统
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传感器在农业采摘机器人中的应用 被引量：6
7
作者 宋婷 《农机化研究》 北大核心 2009年第5期199-201,216,共4页
作为智能机器人的一种,农业采摘机器人是机器人技术应用的典范。与工业机器人相比较,农业采摘机器人工作环境的特殊性、非结构性,对农业采摘机器人的智能程度提出了更高的要求。为此,针对农业采摘机器人工作特性,叙述了传感器在农业采... 作为智能机器人的一种,农业采摘机器人是机器人技术应用的典范。与工业机器人相比较,农业采摘机器人工作环境的特殊性、非结构性,对农业采摘机器人的智能程度提出了更高的要求。为此,针对农业采摘机器人工作特性,叙述了传感器在农业采摘机器人中所起的作用,分析了农业采摘机器人传感器选取的方法,介绍了多传感器信息融合技术在采摘机器人中的应用,为农业采摘机器人智能传感器的选取与研究提供了依据。 展开更多
关键词 传感器 农业采摘机器人 信息融合
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基于机器视觉的农业机器人目标识别技术研究 被引量：1
8
作者 侯小艳 常宗旭 《农业技术与装备》 2025年第2期26-28,31,共4页
基于油茶果的自动化采摘,设计了一套集果实检测、精确定位与自动化采摘功能于一体的农业机器人系统。该系统创新性地引入轻量级目标检测网络YOLOv4-tiny,实现了对油茶果的快速、准确识别。通过优化双目相机的图像采集流程,结合自适应的... 基于油茶果的自动化采摘,设计了一套集果实检测、精确定位与自动化采摘功能于一体的农业机器人系统。该系统创新性地引入轻量级目标检测网络YOLOv4-tiny,实现了对油茶果的快速、准确识别。通过优化双目相机的图像采集流程,结合自适应的立体匹配算法与三角测量原理,成功求解出油茶果采摘点在三维空间中的精确坐标。通过基于Eye-in-Hand手眼标定的农业机器人采摘试验,验证了该系统的可行性与准确性,提升了农业机器人在复杂环境下的采摘效率与精度。 展开更多
关键词 农业采摘机器人 机器视觉 深度学习 YOLOv4-tiny 果实定位 三维空间坐标
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基于哈里斯鹰算法的采摘机械臂机构优化设计 被引量：1
9
作者 谢石璞 《南方农机》 2024年第4期41-48,共8页
【目的】优化调节农业采摘机械臂结构尺寸,降低机械臂功耗,提高采摘效率及续航能力。【方法】笔者从采摘机械臂实际设计需求出发,采用功耗指标、可操作性、速度最小值、运动传递准确度等多种尺度对机械臂进行综合评价,明确了以连杆二与... 【目的】优化调节农业采摘机械臂结构尺寸,降低机械臂功耗,提高采摘效率及续航能力。【方法】笔者从采摘机械臂实际设计需求出发,采用功耗指标、可操作性、速度最小值、运动传递准确度等多种尺度对机械臂进行综合评价,明确了以连杆二与连杆三的长度L_(2)、L_(3)为设计变量,形成了基于工作空间与工作条件的约束,搭建了采摘机械臂机构优化模型,并采用哈里斯鹰算法对农业采摘机械臂结构最优尺寸进行了求解。【结果】当L_(2)=0.656m,L_(3)=0.346m时,机械臂各项性能最优。【结论】哈里斯鹰算法具有原理简单、参数少、稳定性高、收敛速度快等特点,为目标函数无法求导的优化问题提供了一种方便可行的求解思路,可为机械臂后续的设计工作提供指导。 展开更多
关键词 农业采摘机器人 机构尺寸优化 功耗指标 哈里斯鹰算法
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基于提升小波和分形的苹果树多源图像融合算法 被引量：13
10
作者 李明喜 毛罕平 张艳诚 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第10期91-93,121,共4页
针对可见光图像与近红外图像特点,提出了一种基于提升小波和分形的多源图像融合方法。首先将已配准的多源图像分别进行提升小波分解,在各层的低频部分用分形维加权平均融合,高频部分用区域交叉信息熵和能量特性融合;再通过提升小波重构... 针对可见光图像与近红外图像特点,提出了一种基于提升小波和分形的多源图像融合方法。首先将已配准的多源图像分别进行提升小波分解,在各层的低频部分用分形维加权平均融合,高频部分用区域交叉信息熵和能量特性融合;再通过提升小波重构得到融合图像。利用苹果树可见光图像和近红外图像进行了实验,实验结果表明,融合后的图像符合视觉特性,综合性能优于传统小波变换融合方法,有利于对图像作进一步分析、理解和识别。 展开更多
关键词 农业采摘机器人 图像融合 提升小波变换 分形维 信息熵
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