国家高技术研究发展计划(2013AA102406)
- 作品数：25 被引量：287H指数：9
- 相关作者：李伟张春龙冯青春陈子文李南更多>>
- 相关机构：中国农业大学北京农业智能装备技术研究中心国家农业信息化工程技术研究中心更多>>
- 发文基金：国家高技术研究发展计划国家自然科学基金中央高校基本科研业务费专项资金更多>>
- 相关领域：农业科学自动化与计算机技术生物学更多>>
- 温室轨道施药机器人系统设计被引量：18
- 2016年
- 针对温室人工施药效率不足,且容易中毒的现状,设计开发了温室轨道施药机器人系统。结合探测、限位传感器输入信号及输出执行元件的特点,系统采用三菱PLC作为控制核心,控制移动搭载平台、电机、电磁阀及药液泵等各个部分,通过探测传感器定位作物行,调控PWM波占空比实施变量施药作业,从而实现温室自动化精准施药。实验结果表明:机器人定位准确率高,喷头流量与PWM占空比呈正相关,随着施药距离的增加,药液沉积量呈递减趋势;系统操作简单,自动化程度高,可以有效提高温室施药工作效率和农药利用率。
- 李良张文爱冯青春王秀
- 关键词：PLC精准施药PWM温室机器人
- 农用轮式机器人四轮独立转向驱动控制系统设计与试验被引量：40
- 2015年
- 针对一般农用轮式机器人转向方式单一、难以适应田间复杂作业环境以及推广应用成本较高等问题，该文设计了一种农用轮式机器人四轮独立转向驱动控制系统，采用模块化设计方法构建了该控制系统的底层硬件部分，结合控制器局域网络（controller area network, CAN）总线、串口通讯和传感器技术实现了该机器人移动轮转角、转速等数据的采集功能且应用了有效的硬件电路隔离保护方案；基于低速阿克曼四轮转向模型与比例积分微分（proportion, integration, differentiation, PID）控制算法分析并验证了该机器人四轮独立转向驱动控制策略的有效性。试验结果表明：该机器人能够通过上位机或遥控器实现其四轮独立转向与转速控制功能，移动轮在0～360°转向过程中，控制效果鲁棒性强、稳定且转角控制的最大平均绝对误差为0.10°，通过上位机设定转速后经0.5～1 s左右，移动轮转速达到稳态，并具有较高转速控制精度。该研究为农用轮式机器人的四轮独立转向驱动控制方法提供了参考。
- 张京陈度王书茂胡小安王冬
- 关键词：机器人控制系统四轮转向模块化设计
- 株间锄草机器人刀苗信息优化系统设计与试验被引量：7
- 2015年
- 为提高株间锄草机器人机器视觉刀苗信息获取精度,提出采用里程信息和视觉信息融合的刀苗距优化方法,设计了基于C8051F020单片机的刀苗距优化系统,分析了优化系统构成,为提高里程精度和系统抗振动干扰能力,设计了精准里程采集逻辑电路对测速脉冲进行倍频、辨向及逻辑处理。根据里程信息与视觉信息相对误差的分布规律提出了双阈值权重判断算法对刀苗距进行优化,并给出了软件实现流程。刀苗距优化试验发现该系统可有效过滤机器视觉出现的错误和不稳定信息,静态测试刀苗距误差达6.7 mm,误差减小10.3%。模拟锄草试验表明,在动态下该系统可降低锄刀多转可能性,提高系统的稳定性。
- 陈子文张春龙李伟李涛李南张宾
- 关键词：机器视觉传感器融合
- 基于深度信息的草莓三维重建技术被引量：12
- 2017年
- 以盆栽和高架两种栽培模式生长环境下的草莓植株为研究对象,提出了一种基于深度信息分割聚类的草莓冠层结构形态三维重建算法。首先,以深度信息的不连续性特征作为草莓植株逐层分割的重要依据,以深度二维图像作为全局参考指标,提出深度信息步进方法,自动提取冠层点云;其次,改进密度聚类算法,有效滤除随机、跳边和背景噪声;最后,改进基于Harris算子的多源图像融合算法,实现彩色图像与强度图像的配准及点云颜色的映射,三维重建出具有颜色信息的草莓冠层结构形态。为验证该算法的有效性,将三维重建后冠层的平均单叶长度及A-B线距离作为评价指标,试验结果表明,模型的平均单叶长度计算正确率为93%左右,A-B线距离计算正确率为97%左右,研究结果可为草莓采摘机器人果实识别过程中枝叶空间结构关系的构建提供技术支持。
- 刘刚张雪宗泽郭彩玲
- 关键词：三维重建深度信息
- 农林作物三维重建方法研究进展被引量：42
- 2014年
- 农林作物的三维重建对于研究其生物学特性、冠层光照分布以及农业机器人应用等都具有重要的作用。农林作物结构比较复杂,快速准确地对农林作物进行三维重建具有较大的挑战性,农林作物三维重建方法得到了相关研究领域的广泛关注。本文根据使用的核心设备或技术的不同,将常见的农林作物三维重建方法分为4类,即基于规则的方法、基于图像的方法、基于扫描的方法和基于三维数字化仪的方法。按此分类,总结阐述了各种方法的硬件系统及其在农林作物三维重建中的应用情况,分析和比较了不同方法优缺点及应用范围,提出了农林作物三维重建的未来研究发展趋势。
- 刘刚司永胜冯娟
- 关键词：作物三维重建
- 茄果类蔬菜嫁接机切削装置工作参数优化与试验被引量：1
- 2020年
- 为提高嫁接生产率和后期嫁接苗的愈合成活率,设计了茄果类蔬菜嫁接机的切削装置。以处于嫁接期的接穗和砧木为实验对象进行切削试验,探讨了基于贴接法所采用的不同切削方式对切削质量的影响。以切削速度、切刀座工作面夹角和刀刃厚度作为试验因素,切削偏移率和茎秆拉丝率为试验指标,通过作业性能试验确定了该装置的最优工作参数。试验结果表明:同等切削条件下,斜切所需极限切应力略大于削切,但切后创口均匀度较好,不易产生拉丝现象,利于嫁接苗后期创口愈合,适合应用在切削装置上;当嫁接用苗切削装置的切刀切削速度为150 mm/s、切刀座工作面夹角为60°、刀刃厚度为1.5 mm时切削效果最好。
- 李友余刘凯姜凯
- 关键词：蔬菜嫁接机接穗砧木茄果类
- 电驱锄草机器人系统设计与试验被引量：9
- 2016年
- 根据移栽蔬菜田间锄草作业工况和要求,基于视觉伺服控制技术,设计了电驱锄草机器人系统。该系统以中小功率拖拉机为配套动力,由伺服电动机驱动月牙形锄草刀护苗锄草和对行,减少了能耗与污染物排放,提高了系统伺服特性。机器视觉系统实时采集田间图像并处理,对作物进行识别与定位。控制器结合视觉系统获取的刀苗距、锄草机器人前进速度、锄刀相位角度及机器人横向偏差信息,利用智能伺服驱动器精确控制锄草刀避苗和对行。试验表明,在前进速度不高于1.5 km/h、作物株距不小于0.35 m工况下,伤苗率小于10%,田间杂草锄净率约为90%。
- 李南陈子文朱成兵张春龙孙哲李伟
- 关键词：机器视觉伺服控制
- 一种模拟旋翼飞机农药静电喷洒沉积装置的设计与试验被引量：4
- 2016年
- 在农业植保领域中,航空喷雾技术在农业领域的应用具有广阔的前景,特别是无人直升机喷雾具有高效、节水、优质、全能、安全及便利等优点,克服了传统喷雾技术对地形要求较高、作业时间长、作业面积小、伤害作物,以及人员中毒风险较高等缺点。为此,研究了一种模拟旋翼飞机的农药喷洒沉积测定装置,其行进速度和喷杆高度均可以调节,充电电压可以调节,也可进行模拟PWM恒压变量喷雾的测试,且可对旋翼飞机的农药喷洒过程进行模拟。同时,进行了模拟无人静电喷雾试验,并对沉积效果进行了测试和比较。
- 王继环赵春江王秀冯青春邹伟谢新华
- 关键词：精准施药无人直升机试验台
- 基于Niblack自适应修正系数的温室成熟番茄目标提取方法被引量：7
- 2017年
- 番茄目标的准确提取是番茄采摘的基础,目前番茄目标提取方法都有一定的局限性,难以满足采摘需求。该研究在传统Niblack算法的基础上,结合图像全局灰度变化的估计信息与局部区域信息之间的关联性,提出了一种基于Niblack自适应修正系数的温室成熟番茄目标提取新方法。首先对R-G番茄灰度图像,采用基于自适应修正系数选取的Niblack算法进行阈值分割,从理论意义上确定修正系数的选取原则,归一化局部标准差,实现修正值的计算及二值化过程,然后对分割后的图像去噪,最后采用最小临界矩形法提取成熟番茄果实。试验结果表明,该方法对温室成熟番茄图像有较好的提取效果,识别正确率达到98.3%,与基于归一化红绿色差灰度化的Otsu算法和传统的Niblack算法相比有更高的识别率和更快的处理速度,噪声率也明显减少,能够满足后续成熟番茄定位的需要,有效地解决传统方法适应性低,易产生伪噪声块等问题。
- 王丽丽魏舒赵博毛文华胡小安范晋伟
- 关键词：图像处理番茄
- 近色背景中树上绿色苹果识别方法被引量：31
- 2014年
- 为实现大型果园生产中果实产量监控和预测,研究了基于机器视觉的树上绿色苹果识别方法。为彩色相机配备一环形闪光灯用于夜间苹果树的图像采集,设计了以归一化的g分量和HSV颜色空间中H、S分量为特征参数的支持向量机(SVM)分类器和以超绿算子(2G-R-B)为特征的阈值分类器组合而成的混合分类器,实现了绿色苹果在近色背景中的有效识别;针对识别结果中的果实粘连情况,通过计算区域面积以及区域长、短轴之比,识别粘连区域,并对粘连果实区域图像进行欧氏距离变换,进而针对粘连区域距离变换图像采用分水岭算法进行分割,可将大部分粘连果实分开,并最终实现近色背景中绿色苹果的识别与计数。通过对64幅果树图像实验表明,该方法平均识别正确率为89.30%。
- 张春龙张楫张俊雄李伟
- 关键词：绿色苹果机器视觉支持向量机
