基于機器視覺的農(nóng)業(yè)機器人自主作業(yè)研究.pdf

1、20世紀末隨著人工智能化向農(nóng)業(yè)領域的快速滲透，各國均開始對農(nóng)業(yè)機器人技術進行研究。我國在20世紀90年代也開始了對農(nóng)業(yè)機器人技術的研究，至今取得了很好的成果。但是由于以下幾方面的原因:農(nóng)業(yè)機器人的部分關鍵技術還需要進一步研究與完善;農(nóng)業(yè)機器人成本及其維修成本較高，導致這項技術至今都沒有在農(nóng)業(yè)領域中得到很好的應用。隨著我國城鎮(zhèn)化與人口老齡化的趨勢逐漸加劇，我國從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的人口在逐漸減少，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本提高進而導致農(nóng)產(chǎn)品價格上漲，因此研發(fā)出

2、一種低成本，適用性強，多功能的自主作業(yè)農(nóng)業(yè)機器人就顯得尤其重要。本文主要的研究內(nèi)容有:
　　通過設計一套可以用于農(nóng)業(yè)機器人的多功能自主作業(yè)系統(tǒng)（包括對作物的噴灑作業(yè)、對雜草噴灑除草劑作業(yè)、對雜草進行機械除草作業(yè)），將其搭載在農(nóng)業(yè)機器人上進而設計出一種具有多種自主作業(yè)功能的農(nóng)業(yè)機器人，一方面可以完善農(nóng)業(yè)機器人的功能，促進其發(fā)展與應用;另一方面還可以通過對雜草和作物的精確定位的噴灑作業(yè)和機械除草作業(yè)，可以大幅節(jié)約化學農(nóng)藥的使用以及減少

3、大量使用化學農(nóng)藥所帶來的污染問題。
　　1.農(nóng)業(yè)機器人自主作業(yè)系統(tǒng)的總體方案設計。該自主作業(yè)的農(nóng)業(yè)機器人主要通過機器視覺技術來進行導航和自主作業(yè)，本文將重點研究自主作業(yè)系統(tǒng)，確定出各部分的設計目標與布局安排，對其系統(tǒng)的工作原理進行重點講述。
　　2.作業(yè)工具裝置系統(tǒng)的設計。本文根據(jù)農(nóng)業(yè)機器人作業(yè)對象的特點以及作業(yè)方式進行作業(yè)裝置的設計工作，主要可以分為噴灑模塊和機械除草模塊。此外還對作業(yè)工具載體也進行了設計，采用X-Z平臺作

4、為作業(yè)工具的載體。
　　3.圖像處理算法研究。主要講述如何利用機器視覺系統(tǒng)來對雜草與作物進行的識別。利用伸長度等形態(tài)特征參數(shù)完成對青菜作物和雜草的分離識別，并且對該算法進行了詳細的論述以及實驗驗證，最后計算出作物和雜草的坐標位置信息。
　　4.控制系統(tǒng)設計。將上位機對作業(yè)目標計算出的坐標信息通過串口通信傳輸給單片機，通過單片機的相應控制程序控制步進電機和農(nóng)業(yè)機器人的運動，從而帶動我們的作業(yè)工具到達指定的目標位置，然后通過繼電

5、器和電磁閥的通斷來控制作業(yè)電機來完成相應的作業(yè)工作，工作完成后控制步進電機帶動作業(yè)工具按原路返回到中心點位置。
　　5.試驗及結果分析。在停車模式和不停車模式且農(nóng)業(yè)機器人的速度為0.1-0.5m/s的情況下，分別進行5組對作物的噴灑作業(yè)、對雜草的噴灑除草劑作業(yè)和對雜草的機械除草作業(yè)的試驗，對作業(yè)準確率和作業(yè)時間做了詳細的統(tǒng)計與分析，最后得出對作物的噴灑作業(yè)、對雜草的噴灑除草劑作業(yè)和對雜草的機械除草作業(yè)這三種作業(yè)中作業(yè)效果最好的作業(yè)