1、PDF外文：http:/ 2600 字 美国农业生物工程师学会会议报告文件号： 084044 西红柿集群采摘机器人视觉系统 2008 年 ASABE 年度国际会议报告ASABE 罗德岛州会议中心举办罗德岛州 2008 年 6 月 29 日 7 月 2 日 摘要：最近荷兰风格的西红柿种植温室开始在很多国家风行起来，果蔬集群采摘也在荷兰和一些国家变得普及起来，在这些地方荷兰模式由于极具可行性和好的果蔬保鲜度而得以普及。在大规模的荷兰生产系统里，一切都趋向于用机械自动化来代替人力操作。本文描述的是西红柿集群采摘机器人的视觉系统。机器视觉系统由两个完
2、全相同的彩色电视摄像机（ VGA 级 ） 、四个配备有 PL 过滤器的照明设备和一个双图像采集卡。两张图像被同时拍下， RGB 成分的图像被转化为 HSI 模式的图像。通过对 HSI 模式的图像进行处理，主茎、花梗和果实被能识别出来。末端执行器根据西红柿植株的物理特性的，伸向主茎上的握持点。介于仅仅根据植株暴露的部分和机器人的可通行角来识别出抓取点的难度，所得图像被划分为 3 组： A 组图像中，果实集群、主茎和花梗与背景图像是完全分离的。 B 组图像中，存在相连的部分。 C 组图像中，其 中的一些是被遮挡的。一项实验结果显示，除了连人眼都难以辨别出来的 C 组图像之外，主茎上 73%的抓取点
3、都可以被识别出来。 关键词：收获机器人，西红柿集群，运动与振动控制一简介 最近，荷兰风格的西红柿种植业在许多国家得到普遍推广。其中运用到的很多自动化系统都用在改善劳动力短缺 、 单调的工作 、 枯燥的操作 、 高频率的育苗 、 撒种和收割操作。关于收获机器人的论著 20 年之前就已经发表了，但是时至今日都没有得到实际应用。其没有得到商业运行的原因之一就是，机器人的操作速度和手工操作相差无几，有时甚至低 于人类水平。 为了降低西红柿种植的劳动强度，去年一款西红柿集群采摘机器人诞生了，机器人的每一部分都得到了单独的研究，它可以自动完成整个收获操作。相关的机器视觉
4、系统实验成果本文将有详细的描述。 二西红柿集群采摘机器人 一个果蔬集群采摘机器人大体上由机器视觉系统、操作器、末端执行器组成，有的还 就有行走机构。图 1 所示为一项实验中使用的一个典型的附加有操纵器的集群收获末端执行器。末端执行器能够抓取一支花梗并将其剪断握持着。它有手指以电磁驱动器驱动的上位手指和低位手指。手指的末端各有一个用于选取花梗的限位开关，两个限位开关作为低位手指被的压力传感器来选取花梗。一个直流电动机驱动上位手指向上运动或向下运动，另一个直流电动机驱动一个推动装置。 机器人的运动如图 2 所示，运动
5、一，机器人靠近西红柿植株主茎，当主茎触碰到末端执行器时，限位开关被打开，机器人停止运动。运动二，末端执行器的上位和下位手指在电磁驱动器的作用下闭合。上位和下位手指把花梗夹在中间。运动三，控制器向上运动直到下位手指触碰到花梗，压力传感器打开。运动四，电 机 1 驱动上位手指向下运动，直到限位开关打开，去抓取并剪断花梗。运动五，两个手指在电磁驱动器的作用下闭合，保持握持花梗的状态，控制器向后运动 100mm。运动六，推动装置在电机 2 的旋转驱动下向前运动，触碰果实集群。控制器将果实集群传输到托盘上方，在电机 1 的旋转驱动下，释放果实。 西红柿机器人本体建立后，果实集群的大小和形状、
6、控制器控制的果实集群重心、末端执行器的握持点必须要被测量并确定下来。在本文的下部分将描述识别抓取点的机器视觉算法。 三实验设备 一台机器视觉系统由两个相同的配备有 PL 过滤器的彩色电视摄像机（ RGB 信号， 1/2英寸的 CCD， 向前浏览 ， VGA 级 ， 8mm 镜片 ） 、 四个配备有 PL 过滤器的照明设 备 （ 50W 探照灯）和两张用于图像采集卡（ VGA 级）组成，如图 3 所示。用于图像采集的立体摄像机之间相距 150mm。四个照明设备被设置在相机的周围，宽 320mm，高 200mm。整个系统被固定在一个行走装置（长 1914mm，宽 814mm，高 869mm）上，行走装置在温室内的加热管上移动。
