本技术涉及农业自动化领域,特别是一种非接触式番茄采摘机器人及其采摘技术。该技术利用摄像头实时捕捉番茄串的图像信息,基于图像分析确定番茄串的位置,进而实现精准采摘。
背景技术
果蔬采摘属于劳动密集型工作,是整个生产链中最耗时和耗力的一个环节。现有的果蔬采摘作业主要依靠人工完成,具有采摘效率低、成本高、劳动强度大等问题。近年来,由于人口老龄化问题导致人力资源严重匮乏,人工采摘作业的成本在整个生产成本中占有较高的比例,因此,实现采摘作业的自动化已成为农业深化发展的迫切需求和关键技术瓶颈。
番茄生长环境较为复杂,处于高度的非结构化与不确定的未知环境中。由于作物自然生长状态随机且多样,作物枝条(藤蔓)、真叶、支架等与果蔬的空间布局复杂,其形状也复杂多样。采摘机器人在进行采摘时,应该具有高度的采摘对象的适应性,对周围环境及水果对象具有较小的扰动和破坏性,能够较好地应对采摘对象的易损性和个体形状的差异性。
藤蔓生长的水果和植物可以在结构中成串生长,从而使小区域内的农产品产量最大化。而番茄生产过程中,其中采摘是串番茄生产过程中最费时、费力的环节之一,主要原因有:一、串番茄要求成串采摘,需要保证其外观品质;二、番茄种植结出来的果实串和果实数量多,每一株全年可结果很多串,一般每串有多颗番茄果实。这就造成了工人采摘作业量大,温室温度高,作业条件艰苦,劳动强度大,影响采摘质量。
传统的机器人采摘方式主要以接触式为主。末端执行器通过加持、吸附等方式与番茄表面接触,造成加持损伤、落果等一系列问题。
传统剪切式末端执行器只是剪切机构,类似剪刀结构,直接作用于果实果梗。实际生产中,视觉直接找果梗存在很大问题,由于番茄有藤、长梗、短梗等多种果梗特征,会出现果梗识别混淆,并且无法确定合理的剪切位置。而且由于重力因素,也会出现剪断之后的番茄串坠落下来,导致果实串损伤。
实现思路