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嵌入式工(gong)控機(ji)在智慧農業采摘(zhai)機(ji)器人(ren)中的應(ying)用

2020-01-02

行業概述和需求：

果實采摘是(shi)生(sheng)產(chan)鏈中(zhong)最耗時(shi)(shi)、費(fei)力的一個環節。采摘作業(ye)季節性強、勞動強度大(da)、費(fei)用(yong)(yong)高，因(yin)此(ci)保證(zheng)農產(chan)品(pin)(pin)適(shi)時(shi)(shi)采收、降低作業(ye)費(fei)用(yong)(yong)是(shi)農業(ye)增收的重(zhong)要途(tu)徑。目前，國內多數果蔬采用(yong)(yong)人(ren)工(gong)采摘，采摘費(fei)用(yong)(yong)約占成本(ben)50％~70％， 采摘機(ji)器人(ren)的作用(yong)(yong)在(zai)于降低工(gong)人(ren)勞動強度和生(sheng)產(chan)費(fei)用(yong)(yong)、提高勞動生(sheng)產(chan)率和產(chan)品(pin)(pin)質(zhi)量、保證(zheng)農產(chan)品(pin)(pin)的適(shi)時(shi)(shi)采收，因(yin)而具有(you)很大(da)發(fa)展潛力,是(shi)未來智能農業(ye)機(ji)械(xie)的發(fa)展方(fang)向。

采(cai)(cai)(cai)摘(zhai)機(ji)(ji)(ji)(ji)器(qi)(qi)人由機(ji)(ji)(ji)(ji)械手(shou)、末端執行(xing)器(qi)(qi)、視(shi)覺(jue)傳(chuan)感器(qi)(qi)和移動(dong)機(ji)(ji)(ji)(ji)構(gou)等組(zu)成(cheng)。由于(yu)生長位置沒(mei)有規(gui)律,采(cai)(cai)(cai)摘(zhai)目(mu)標(biao)容(rong)易被枝葉遮擋收(shou)獲(huo)時(shi)要(yao)求機(ji)(ji)(ji)(ji)械手(shou)活動(dong)范(fan)圍大,且(qie)能避開(kai)障礙物。目(mu)前有一(yi)種多自由度的(de)采(cai)(cai)(cai)摘(zhai)機(ji)(ji)(ji)(ji)器(qi)(qi)人,能夠形(xing)成(cheng)指(zhi)定的(de)采(cai)(cai)(cai)摘(zhai)姿態進行(xing)采(cai)(cai)(cai)摘(zhai)。該機(ji)(ji)(ji)(ji)器(qi)(qi)人采(cai)(cai)(cai)用(yong)彩色(se)工(gong)業相(xiang)機(ji)(ji)(ji)(ji)機(ji)(ji)(ji)(ji)作為視(shi)覺(jue)傳(chuan)感器(qi)(qi)來(lai)尋找和識(shi)別成(cheng)熟果實(shi)(shi),利(li)用(yong)視(shi)覺(jue)對(dui)目(mu)標(biao)進行(xing)定位，移動(dong)機(ji)(ji)(ji)(ji)構(gou)采(cai)(cai)(cai)用(yong)前驅(qu)四(si)輪結(jie)構(gou),能在壟(long)間自行(xing)移動(dong)。采(cai)(cai)(cai)摘(zhai)時(shi),移動(dong)機(ji)(ji)(ji)(ji)構(gou)行(xing)走一(yi)定距離后(hou)進行(xing)圖(tu)像采(cai)(cai)(cai)集,利(li)用(yong)視(shi)覺(jue)系統檢測(ce)出果實(shi)(shi)相(xiang)對(dui)機(ji)(ji)(ji)(ji)械手(shou)坐標(biao)系的(de)位置信息,判斷果實(shi)(shi)是否(fou)在收(shou)獲(huo)的(de)范(fan)圍之內。若可(ke)以收(shou)獲(huo),機(ji)(ji)(ji)(ji)械手(shou)靠近實(shi)(shi),用(yong)吸盤吸住果實(shi)(shi)后(hou),用(yong)機(ji)(ji)(ji)(ji)械手(shou)指(zhi)抓住果實(shi)(shi),最(zui)后(hou)機(ji)(ji)(ji)(ji)械手(shou)通過旋轉腕關節擰下果實(shi)(shi)。

解決方(fang)案：

采摘機(ji)器(qi)人通(tong)過視覺系統的工業相機(ji)采集果實形態圖像(xiang),在(zai)安裝有算法軟件的嵌入式工控機中進行圖像(xiang)處理，獲取(qu)果(guo)實的成熟狀態和位置(zhi)信(xin)息(xi)。進一步(bu)在控(kong)制系統(tong)中通過(guo)嵌(qian)入式工控(kong)機按照(zhao)輸入的程(cheng)序對驅動系統(tong)和執行機構機械手發出指令(ling)信(xin)號，進行指定功能(neng)的行走及(ji)采摘的功能(neng)操作。

由(you)于(yu)采(cai)摘機(ji)(ji)器人(ren)所處(chu)的(de)環境相(xiang)對復雜(za)多(duo)變，對控制系統硬(ying)(ying)件(jian)方面(mian)的(de)要求(qiu)更為嚴苛(ke)，普通的(de)硬(ying)(ying)件(jian)是(shi)無法勝(sheng)任的(de)，只有工(gong)業(ye)級(ji)的(de)計(ji)(ji)算機(ji)(ji)硬(ying)(ying)件(jian)才能(neng)為工(gong)業(ye)機(ji)(ji)器人(ren)提供專業(ye)硬(ying)(ying)件(jian)方案支持(chi)。特控推(tui)出(chu)的(de)新一代嵌入(ru)式(shi)工(gong)控機(ji)(ji)，支持(chi)第五代/六代i7/i5/i3處(chu)理器，支持(chi)VGA、 HDMI顯示接口(kou)和雙網(wang)口(kou)，并(bing)提供多(duo)種通訊接口(kou)等接口(kou)。另外此款嵌入(ru)式(shi)工(gong)控機(ji)(ji)外觀結構緊(jin)湊(cou)小(xiao)巧，節省(sheng)空間。銀白紅色相(xiang)搭顯得時尚大氣，全密封(feng)鋁合金箱(xiang)體，大面(mian)積(ji)鋁鰭散熱，無風扇設計(ji)(ji)。抗破壞(huai)能(neng)力強，適應寬(kuan)溫，能(neng)在粉塵大、濕度(du)高等惡劣環境條(tiao)件(jian)下穩(wen)定運(yun)行，可靠性(xing)高。