自主采摘機器人競賽平臺系統(tǒng)研究.pdf

1、本課題通過中國機器人大賽自主采摘機器人比賽平臺系統(tǒng)的研究，引導采摘機器人項目改進，推進機器人比賽項目向高技術、高層次發(fā)展，為大學生和機器人愛好者提供更好的交流平臺，同時對促進機器人技術在農(nóng)業(yè)領域的應用和推廣具有重要實踐意義。
　　課題以采摘機器人視覺定位和機械手視覺伺服控制為主要研究內(nèi)容，結合競賽平臺采摘機器人目標果實識別和定位的實時性和準確性要求，搭建了自主采摘機器人平臺樣機，重點對三維空間位置果實快速識別定位和機械手關節(jié)運動控

2、制進行了深入研究。論文具體研究工作如下：
　　首先，通過分析采摘任務要求，設計采摘機器人的整體結構，搭建了機器人硬件平臺，針對機械手的結構建立運動學模型，并且進行正、逆運動學分析求解。確定了機器人系統(tǒng)整體控制方案、并完成了控制系統(tǒng)電路設計和電路板制作。
　　其次，對三維空間果實識別定位進行研究，在RGB顏色空間確定了閾值分割最優(yōu)色差模型，實現(xiàn)對目標果實進行有效分割提取。采用游程編碼法進行圖像連通區(qū)域分析，選取最佳采摘對象。對

3、于目標果實外形、紋理區(qū)分不明顯，匹配時出現(xiàn)多候選匹配情況，先用基于由粗到精匹配法，先通過形心特征匹配鎖定候選匹配點；再用鄰域灰度互相關測度去除誤匹配提高了匹配精度。并設計了采摘機器人果實雙目定位系統(tǒng)。
　　最后，對視覺系統(tǒng)引導下機械手的運動控制進行研究。先利用雙目視覺系統(tǒng)測出的目標果實的空間坐標，通過機械手運動模型逆運動學求解得出機械手目標姿態(tài)對應的關節(jié)角度值，并在關節(jié)空間對機械手的動作軌跡進行了軌跡插值；再對采摘機械手部分控制器