基于stm32的自动采摘机器人系统设计.pdfVIP

基于stm32的自动采摘机器人系统设

计

摘要:本项目开发并实现基于一种嵌入式开发平台的STM32单片机加openmv

摄像头来实现主要功能，是以图像识别技术为核心，结合传感器数据融合技术、

红外感应等核心技术，是一个集实时定位、自动巡线，图像识别，自主抓取等等

功能为一体的自采摘机器人。

关键词：STM32；传感器；WIFI；图像识别，果蔬采摘；

1引言

随着社会发展，草莓因其生长周期短、经济效益高为农户带来了巨大收益，

且大棚种植保证了四季都能收获，而越来越被大家欢迎。但其生长习性，成熟的

不定性以及易受损性等导致了采摘时间持续长，作业周期频率高，人工劳动强度

大，效率较低等一系列问题。据统计，草莓采摘所花费人力成本占草莓种植生产

成本为50%-70%，草莓整个生产过程40%的时间都耗费在采摘环节。而本研究的

目的就是在现有的基础上，通过制造草莓采摘机器人，利用机器来减少甚至是替

代人工采摘，达到减少人工的时间以及成本的目的，从而获得最高的利润。

2总体设计方案

/

图1系统总体设计方案/系统结构图

2.1硬件结构

1.硬件系统搭建

本系统的硬件平台如下图所示：

图2硬件平台图

该采摘智能车硬件由移动平台、电子控制模块、传感器和机械臂装置四部分

构成。移动平台包括直流电机、电池电源、履带式底盘；电子控制模块包括树莓

派控制器、直流电机驱动模块、舵机控制模块和降压模块；传感器包括一个单目

摄像头和一个红外测距传感器；机械臂装置分为机械臂和机械手两部分，机械

臂和机械手都由机械支架和舵机组成。

履带式底盘：能保证采摘智能车在泥泞环境下有较好的行动能力。

系统总电源：采用双电源模式，两块电池都是7.2V输出电压、2000mAH容量

的镉镍充电电池，一块电池为直流电机驱动模块和舵机控制模块供电，另一块电

池经过降压模块单独为主控制器供电，这样可以为树莓派控制器提供较稳定的工

作电源，同时增加采摘智能车的续航能力。

主控制器为STM32单片机：价格低、功耗低、功能多。

直流电机驱动模块为双电机驱动模块V3.0：该电机驱动模块为BTS7970芯片

最高输入电源电压为9V，支持4路PWM输入，可控制2路直流电机正反转及调速

[[1]]。

舵机控制模块：16路舵机驱动器控制板。

降压模块：LM2596S－ADJ芯片，该模块输入电压范围为3V至30V，输出电

压范围为1.5V至30V，通过降压模块上的可调电阻可将输入的7.2V电源电压降

压至5V，从而为树莓派控制器供电。

单目摄像头：UVC免驱协议720P广角摄像头。

2.2系统软件设计

本系统的软件设计结构如下图所示：

图3总体程序流程图

软件设计流程图如图3所示。具体就是：打开电源，机器人进入工作模式，

程序初始化，摄像头开始采集周围图像，上传给树莓派控制器，进行图像处理，

进行目标果实的识别，若没发现果实，控制器发送指令给摄像头，继续进行视频

采集，果实识别。若发现果实，进行果实定位，信号传递给控制器，控制器通过

电机驱动板控制电机，使小车移动，接近果实，通过舵机控制板控制舵机，抓取

果实，放置到网兜，机械臂复位，采摘结束，小车回到初始位置。

3结论

在当今的国际农业机械领域，农业智能装备技术无疑是最前沿的技术，是设

施农业发展中的经典案例，其中采摘机器人具有广阔的发展前景。[[2]]本项目结

合当前国内必威体育精装版技术设计了整体架构，并最终完成自动采摘系统。经过实际测试，

主控制器能够准确地采摘果实，能够准确识别成熟果实。整个系统工作稳定、准

确。

4参考文献

[[1]]基于计算机视觉的自动化采摘智能车设计与实现

[[2]]草莓采摘机器人远-近景组合视觉系统设计

作者简介:

王梦寻，2002.12，男，汉，安徽淮北，绍兴文理学院机械与电气工程学院

电气自动化系，学生。

通讯作者简介：薛晶晶，1990.3，女，汉，山东菏泽，绍兴文理学院电气自

动化系讲师，博士研究生，从事智能控制方向研究。