嵌入式工控機(jī)在智慧農(nóng)業(yè)采摘機(jī)器人中的應(yīng)用

2020-01-02

行業(yè)概述和需求：

果實(shí)采摘是生產(chǎn)鏈中最耗時(shí)、費(fèi)力的一個(gè)環(huán)節(jié)。采摘作業(yè)季節(jié)性強(qiáng)、勞動(dòng)強(qiáng)度大、費(fèi)用高，因此保證農(nóng)產(chǎn)品適時(shí)采收、降低作業(yè)費(fèi)用是農(nóng)業(yè)增收的重要途徑。目前，國內(nèi)多數(shù)果蔬采用人工采摘，采摘費(fèi)用約占成本50％~70％， 采摘機(jī)器人的作用在于降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度和生產(chǎn)費(fèi)用、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量、保證農(nóng)產(chǎn)品的適時(shí)采收，因而具有很大發(fā)展?jié)摿?是未來智能農(nóng)業(yè)機(jī)械的發(fā)展方向。

采摘機(jī)器人由機(jī)械手、末端執(zhí)行器、視覺傳感器和移動(dòng)機(jī)構(gòu)等組成。由于生長位置沒有規(guī)律,采摘目標(biāo)容易被枝葉遮擋收獲時(shí)要求機(jī)械手活動(dòng)范圍大,且能避開障礙物。目前有一種多自由度的采摘機(jī)器人,能夠形成指定的采摘姿態(tài)進(jìn)行采摘。該機(jī)器人采用彩色工業(yè)相機(jī)機(jī)作為視覺傳感器來尋找和識別成熟果實(shí),利用視覺對目標(biāo)進(jìn)行定位，移動(dòng)機(jī)構(gòu)采用前驅(qū)四輪結(jié)構(gòu),能在壟間自行移動(dòng)。采摘時(shí),移動(dòng)機(jī)構(gòu)行走一定距離后進(jìn)行圖像采集,利用視覺系統(tǒng)檢測出果實(shí)相對機(jī)械手坐標(biāo)系的位置信息,判斷果實(shí)是否在收獲的范圍之內(nèi)。若可以收獲,機(jī)械手靠近實(shí),用吸盤吸住果實(shí)后,用機(jī)械手指抓住果實(shí),最后機(jī)械手通過旋轉(zhuǎn)腕關(guān)節(jié)擰下果實(shí)。

解決方案：

采摘機(jī)器人通過視覺系統(tǒng)的工業(yè)相機(jī)采集果實(shí)形態(tài)圖像,在安裝有算法軟件的嵌入式工控機(jī)中進(jìn)行圖像處理，獲取果實(shí)的成熟狀態(tài)和位置信息。進(jìn)一步在控制系統(tǒng)中通過嵌入式工控機(jī)按照輸入的程序?qū)︱?qū)動(dòng)系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)機(jī)械手發(fā)出指令信號，進(jìn)行指定功能的行走及采摘的功能操作。

由于采摘機(jī)器人所處的環(huán)境相對復(fù)雜多變，對控制系統(tǒng)硬件方面的要求更為嚴(yán)苛，普通的硬件是無法勝任的，只有工業(yè)級的計(jì)算機(jī)硬件才能為工業(yè)機(jī)器人提供專業(yè)硬件方案支持。特控推出的新一代嵌入式工控機(jī)，支持第五代/六代i7/i5/i3處理器，支持VGA、 HDMI顯示接口和雙網(wǎng)口，并提供多種通訊接口等接口。另外此款嵌入式工控機(jī)外觀結(jié)構(gòu)緊湊小巧，節(jié)省空間。銀白紅色相搭顯得時(shí)尚大氣，全密封鋁合金箱體，大面積鋁鰭散熱，無風(fēng)扇設(shè)計(jì)。抗破壞能力強(qiáng)，適應(yīng)寬溫，能在粉塵大、濕度高等惡劣環(huán)境條件下穩(wěn)定運(yùn)行，可靠性高。