果树快速定位采摘机器人设计

2017年6月农机化研究第6期

果树快速定位采摘机器人设计

—基于红外和激光扫描技术张邦凤

（重庆电子工程职业学院

摘

要：

应用电子学院，重庆

401331）

为提高采摘机器人的自主导航能力和采摘效率，实现机器人的快速果树识别和定位，结合红外测距传

感器与计算机图像处理技术，利用激光扫描传感器体积小、功耗低、速度快、抗干扰等特点，提出了一种非接触实现果树的快速识别与定位，为采摘式测量果树深度信息的方法；并结合计算机图像处理对果树进行了标定，

机器人运动轨迹规划提供了自主导航的参数。为了验证该方法的可靠性，在采摘机器人试验样机上安装了红并通过左右两侧果树的导航路径拟合，得到了机器人的行走路径，通过对外线测距和激光扫描快速定位装置，

比红外线测距和激光扫描的结果发现，其拟合路径基本吻合，从而验证了该方法测量数据的可靠性。根据不同利用计算机图像处理对果树进行了标定，最后利用激光扫描方法对标定后的果树进行的树高对应的枝叶密度，

了快速定位，并将结果和全站仪的结果进行了对比，结果表明：激光扫描和全站仪之间的最大误差仅为20mm。这说明，激光测量的精度较高，可以满足设计的需求。

关键词：采摘机器人；红外线测距；激光扫描；快速定位；果树标定中图分类号：S225．93；TP391．41

文献标识码：A

文章编号：1003－188X（2017）06－0233－05

DOI:10.13427/j.cnki.njyi.2017.06.046

0引言

近年来，随着科学技术的发展和生产力的进步，

部，从而可以得到更加广阔的视野。机器人快速定位的一般流程如图1所示

。

人们对自动化作业要求的呼声越来越高；然而农业作为国民经济的物质基础，在快速发展的工业化和日益显现的人口老龄化背景下，加快农业装备的研究进程变得更加迫切。我国是水果生产大国，目前我国果园无论是面积还是产量均居世界前列，但果树的种植和管理技术落后。随着计算机技术和信息技术的飞速发展，农业机器人已成为现代化农业装备研究中的重要组成部分，智能化果园装备自动导航系统的研究一直以来都受到各国学者的高度重视。本次研究将红外线技术和激光扫描技术应用到了机器人的果树标定和快速定位的优化设计上，以期提高机器人的自动化程度，提高机器人的定位速度和采摘效率。

1快速定位采摘机器人设计

为了实现采摘机器人的快速定位，采用红外线测

图1

Fig．1

采摘机器人快速定位系统流程图

红外距和激光扫描两种方式来进行快速定位。其中，线和激光扫描仪及传感器都安装在采摘机器人的顶

收稿日期：2016－03－03

基金项目：重庆市科学技术委员会一般项目（cstc2015shmszx0431）（E－mail）zbf-作者简介：张邦凤（1964－），女，重庆人，副教授，硕士，

cq@sina．com。

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传感器通过实时扫描，将红外线测距和激光扫描得到的信息传递给PC机；PC机将信息进行处理，并将数据进行筛选，扫描完成后将数据导入到MatLab软件中进行图像处理和图像的绘制。图像处理流程如图2所示。

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