农业机器人资料.docx

农业机器人 姓名： 任竹鹏 学号： 20120508310077 班级： 2012级机械电子工程二班 指导老师： （海南大学机电工程学院，海口，570228） 农业机器人 【摘要】农业机器人是一种以完成农业生产任务为主要目的、兼有人类四肢行动、部分信息感知和可重复编程功能的柔性自动化或半自动化设备,集传感技术、监测技术、人工智能技术、通讯技术、图像识别技术、精密及系统集成技术等多种前沿科学技术于一身,在提高农业生产力,改变农业生产模式,解决劳动力不足,实现农业的规模化、多样化、精准化等方面显示出极大的优越性。它可以改善农业生产环境,防止农药、化肥对人体造成危害,实现农业的工厂化生产。 【关键词】农业 机器人 机械 技术 如果说农业机械化水平是一个国家农业现代化水平的重要标志,那么农业机器人技术则更能反映一个国家的农业机械化科技创新水平。农业机器人的研发,早已成为发达国家科研的重要组成部分。农业机器人因其作业对象和作业环境的复杂多变性,决定了其较工业等领域机器人有着诸多不同和更高要求。随着中国农业劳动力结构性短缺问题日趋严重和国家不断加大对农业机械化发展的扶持力度,农业机器人技术必将成为中国未来农业技术装备研发的重要内容。 一、农业机器人的分类 农业机器人种类繁多,按作业对象不同通常可分为以下4类:(1)可完成各种繁重体力劳动的农田机器人,如插秧、除草及施肥、施药机器人等;(2)可实现蔬菜水果自动收获、分选、分级等工作的果蔬机器人,如采摘苹果、采蘑菇、蔬菜嫁接机器人等;(3)可替代人养牲畜、挤牛奶、剪羊毛等工作的畜牧机器人,如牧羊、喂奶及挤奶机器人等;(4)可代替人实现伐木、整枝、造林等工作的林木机器人,如林木球果采集、伐根清理机器人等。 二、农业机器人的特点 农业机器人与工业等领域的机器人有很多共同之处,主要结构均包括五官、头脑、神经、手脚和心脏等部分;但农业机器人与工业机器人相比又有如下明显不同。 (1)作业对象的娇嫩和复杂性。农业机器人一般须同时实现作业和移动,工作时具有特定位置和范围,作业对象形状复杂,相互之间生长发育差异很大,要求其必须灵活处理,实现合理避障,降低损失率。 (2)作业环境的易变性和难预测性。时间和空间的变化导致作业对象生长环境的变化,要求农业机器人要有足够的适应能力,在视觉、推理和判断等方面具有非常高的智能。 (3)使用对象和价格的特殊性。使用者是农民,需要农业机器人必须具有高可靠性和操作简单等特点。同时由于农业的弱质性和农民的弱势性,因此农业机器人的制造成本一定要尽可能的低,否则很难普及。 三、农业机器人的设计——草莓采摘机器人 草莓采摘机器人：综合来说首先是要找到一种可靠性好、精度高的视觉系统技术，能够检测出所有成熟果实，精确对其定位；然后是提高机械手和末端执行器的设计柔性和灵巧性，成功避障，提高采摘的成功率，降低采摘草莓的损伤率；最后是要提高采摘机器人的通用性，提高机器人的利用率。采摘机器人的主要结构有：末端执行器，视觉传感器，机械手。 末端执行器： 由于草莓的外表比较脆弱，而它的形状和生长状况较复杂，因此末端执行器的设计通常被认为是农业机器人的核心技术之一，它对末端执行器抓持力的控制要求很高，同时要求夹持系统具有一定柔性，可以补偿部分力控制产生的误差，避免夹持力过小而抓取失稳，导致草莓掉落，因此将欠驱动多指手作为草莓采摘机器人的末端执行器。其特点有：通用性和灵活性较强；系统简单，成本较低，可控性好，易于操作和维护；还可以实现果蔬的无损采摘。 视觉传感器： 视觉是人类最重要的感觉之一，人们从外界环境获取的信息中，百分之七十以上是由视觉完成的，因此视觉信息处理是当前信息研究的核心任务之一，机器人视觉就是给机器人装上视觉传感器，模拟人的视觉功能，从图像或图像序列中提取信息，对客观世界进行形态识别，使机器人完成许多艰巨的任务。视觉传感器主要由彩色摄像机来寻找和识别成熟的草莓，利用双目视觉方法对目标进行定位。收获时，由视觉系统计算采摘目标的空间位置，接着采摘机械手移动到预定位置，末端执行器向下移动直到把草莓吸入。 3．机械手： 机械手作为采摘机器人的主要执行部件，其功能是将末端执行器移至接近果实的位置。机械手结构一般属于空间开式链。由于农业环境的复杂性，不确定性和果实分布的随机性，采摘机械手的选型既要遵循工业机械手的基本原则，又 要考虑其工作的特殊性。果实采摘过程中，植物茎叶以及植物 支撑装置的位置不固定，为了减少对植物的损伤，机械手必须能方便地避开障碍物。 4.设计方案 （1）.末端执行器采用的是欠驱动多指手的方法来实现期望的抓取功能。通常一般机构正常工作的条件是驱动器数目等于机构本身自由度，