采摘机器人视觉定位及行为控制的硬件在环虚拟试验系统设计.pdf

第 33 卷 第 4 期 农 业 工 程 学 报 Vol.33 No.4 2017 年 2 月 Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Feb. 2017 39 采摘机器人视觉定位及行为控制的硬件在环虚拟试验系统设计 1,2 1※ 2 2 2 1 罗陆锋 ，邹湘军 ，程堂灿 ，杨自尚 ，张 丛 ，莫宇达 （1. 华南农业大学南方农业机械与装备关键技术教育部重点实验室，广州 510642 ； 2. 天津职业技术师范大学机械工程学院，天津 300222 ） 摘 要：因采摘机器人野外试验易受收获季节、气候和场地等诸多因素的限制，为辅助试验采摘机器人视觉定位及其行 为控制算法，设计了基于硬件在环仿真的葡萄采摘机器人虚拟试验。该文先利用双目立体视觉提取葡萄串采摘点及防碰 包围体等空间信息；然后以实验室已有的 6 自由度采摘机器人样机为原型，建立三维虚拟仿真模型，运用D-H 法建立机 器人坐标变换，求解虚拟环境下机器人运动学正解和逆解；再以实物视觉提取的葡萄串空间信息为基础，运用 VC++、 Javascript 等编程语言在虚拟现实平台 EON 上对采摘机器人视觉定位及其采摘行为进行仿真设计和编程实现，设计出一 套以实物视觉与虚拟采摘机器人相结合的硬件在环仿真平台。最后，在该平台上对葡萄采摘机器人进行了 34 次虚拟试验， 试验中视觉定位、路径规划、夹剪果梗 3 个环节的成功率依次为 85.29%、82.35%、82.35%。结果表明，该方法可很好地 运用于验证和试验采摘机器人视觉定位及其行为算法。 关键词：机器人；算法；设计；硬件在环仿真；双目立体视觉；葡萄；虚拟现实 doi ：10.11975/j.issn.1002-6819.2017.04.006 中图分类号：TP391 文献标志码：A 文章编号：1002-6819(2017)-04-0039-08 罗陆锋，邹湘军，程堂灿，杨自尚，张 丛，莫宇达. 采摘机器人视觉定位及行为控制的硬件在环虚拟试验系统设计[J]. 农业工程学报，2017，33(4)：39－46. doi ：10.11975/j.issn.1002-6819.2017.04.006 Luo Lufeng, Zou Xiangjun, Cheng Tangcan, Yang Zishang, Zhang Cong, Mo Yuda. Design of virtual test system based on hardware-in-loop for picking robot vision localization and behavior control[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2017, 33(4): 39 － 46. (in Chinese with English abstract) doi ： 10.11975/j.issn.1002-