激光处理视角下的柑橘采摘技术研究现状及展望

文章分析了国内外柑橘采摘的技术研究及应用现状、国内外智能柑橘采摘技术的差异,指出了将激光切割技术应用到柑橘采摘的意义,旨为今后研究柑橘采摘新型复合技术及装备奠定基础,仅供参考。     

传感器在农业采摘机器人中的应用

作为智能机器人的一种,农业采摘机器人是机器人技术应用的典范.与工业机器人相比较,农业采摘机器人工作环境的特殊性、非结构性,对农业采摘机器人的智能程度提出了更高的要求.为此,针对农业采摘机器人工作特性,叙述了传感器在农业采摘机器人中所起的作用,分析了农业采摘机器人传感器选取的方法,介绍了多传感器信息融合技术在采摘机器人中的应用,为农业采摘机器人智能传感器的选取与研究提供了依据.     

果实采摘中果梗激光切割分析与实验

为探讨机器人果实采摘中应用激光进行果梗切断的可行性,以黄瓜果梗为对象,利用基于30 W光纤耦合半导体激光器构建的果梗切割实验平台,分别进行了激光穿透时间与果梗直径、激光束功率、离焦量、入射角的关系实验和果梗激光切割速度实验。实验发现,激光焦斑热功率密度0.75 W/mm2即可实现果梗的穿透和切割,且对果梗直径变化、焦斑定位与入射角度误差具有良好的适应性。但半导体激光器在垂直照射、零离焦量、光输出功率14.94 W条件下的最短切割时间达到23.73~28.13 s,应通过选择更高光束质量的光纤激光器等实现快速气化切割以满足实际作业的需要。     

林果机械振动采摘理论与装备研究进展

中国是林果起源地之一,采摘是林果产业生产中的重要环节。机械化采摘是实现代替人工作业进行林果快速收获的重要手段之一,是现代化农业发展驱动下的必然走向。机械振动采摘是目前应用最为广泛的技术,林果采摘机械的工作性能主要由振动效果决定。因此,本文通过对国内外各类林果机械振动采摘装备的研究分析,归纳出影响振动采摘的因素、果树三维重构与等效模型、果实振动脱落特性以及振动能量传递与耗散等4大关键机械振动采摘理论,并阐明了各理论目前存在的不足。在此基础上阐述了国内外林果机械化采摘装备的研究现状和进展,分析了林果机械式采摘机的适用范围、工作原理及分类,总结了典型振动式及接触式采摘机的机型和技术参数,指出了各机型应用作业产生的实际问题。结合林果产业应用场景和发展要求,分析了中国林果机械化采摘面临的主要问题,认为缺乏系统性理论研究、关键技术研究进展缓慢是制约林果机械化发展的关键,提出了未来林果机械化采摘的技术重点是高效、精准、低损收获,最终为实现林果自动化、智能化采摘的建议。     

先进武术教学与智能采摘的协同管理技术应用

为进一步提高我国智能采摘的管理水平,将先进武术教学与智能采摘机理结合,构建协同采摘的管控体系。为此,在智能采摘机器人工作原理基础上,融入武术教学本质理念,搭建协同管理平台,同时建立协同采摘控制模型,并进行相应的算法和硬件控制电路设计,再经部件结构协调分配,考虑两者动作的柔性度与耦合性,得出协同采摘的三维运动模型,同时进行协同采摘试验。试验结果表明:基于经协同技术的采摘系统,采摘准确率在88%以上,误差在4%范围内,验证了设计的可行性与合理性,可为农业采摘技术研究提供参考。     

苹果采摘机器人末端执行器的结构设计与试验

针对目前国内外已开发的果蔬采摘末端执行器存在的不足,结合采摘苹果的具体实际,提出了一种苹果采摘机器人末端执行器.其本体结构主要由夹持机构、切割机构、气动系统和传感控制系统等组成,并制造了样机,其机械本体质量只有1.3kg.在试验室里进行了采摘苹果试验,结果表明:该末端执行器采摘方案合理有效,总体性能可满足机器人采摘苹果的要求,采摘一个苹果只需2.3s,对于采摘其他球状果实具有一定的通用性.     

果蔬采摘机器人的研究

果蔬采摘机器人是实现农业自动化的一项重要技术.为了掌握果蔬采摘机器人的最新研究动态,将其尽早应用到生产实际,根据近年来国内外最新的研究资料,简要阐述了果蔬采摘机器人的特点和国内外的研究进展,结合当前在此领域的一些研究实例进行比较分析;从采摘机器人的移动机构、机械手、识别和定位系统、末端执行器4部分介绍了其结构组成与设计技术,并在此基础上重点分析了果蔬采摘机器人研究中存在的问题,提出了未来研究开发的技术关键与方向.     

基于不完全齿轮传动的新型高枝水果采摘器

为了适应高枝水果的采摘需求,克服人工采摘劳动强度大、效率低、采摘成本高,且采摘过程人身安全存在隐患等弊端,研制了一种高枝水果采摘器,主要包括切割装置、复位装置、基板、框架、网兜、伸缩杆、手柄和切割驱动装置。采摘方法为:①手柄远程控制切割装置(刀头机构)复位;②刀头定位于切割果柄作业区,果柄触碰切割装置的触发杆;③触发杆带动切割装置切割果柄;④水果引流至地面。采用杠杆传动、弹簧复位、齿轮传动、不完全齿轮等机构,通过触发杆使弹簧回缩蓄能,产生剪切力,实现果柄的自动触发切割与无损采摘,达到采摘省力的目的;巧妙利用不完全齿轮的啮合与非啮合状态,实现切割机构的远端复位。采摘过程简单、省力、高效,且可连续作业,成本低廉,适用于苹果、梨、桃、桔子等近球形类高枝水果采摘,可为众多的小果农提供实用的采摘作业方案。     

基于PLC的果蔬采摘机械手系统控制设计

【目的】随着人们对绿色安全果蔬需求量的增加以及果蔬种植面积的扩大,及时高效采摘成熟果蔬成为重要研究课题。为实现对成熟果蔬的高效采摘,文章提出了一种基于PLC（可编程逻辑控制器）的果蔬采摘机械手系统。这一系统的设计旨在通过技术手段提高果蔬采摘的效率和及时性。【方法】所设计的系统以PLC控制器为核心,利用程序命令控制机械手的移动、夹持、切割等操作。系统的自动化设计能够完成果蔬的采摘和储存工作,同时提供自动和手动不同的操作功能。为了确保系统高效运行,对果蔬采摘机械手进行了细致的调试和优化。【结果】相对于传统人工采摘方式,基于PLC的果蔬采摘机械手在多方面具有显著优势。该果蔬采摘机械手系统工作效率高,能够实现24 h不间断工作,及时采摘当季果蔬。【结论】高效的工作模式能够为果蔬农户创造更大的经济效益,因此,智能机械手在现代果蔬采摘领域具有巨大的应用潜力和价值。     

番茄果实串采摘末端执行器设计与运动仿真

为解决单果采摘效率低、果实易损伤等问题,设计了用于番茄果实串采摘的具有夹持与切割功能的末端执行器系统。夹持系统采用平行夹爪气缸结构,切割机构采用钢丝软轴带动圆形锯片的切割方式,并对末端执行器进行了静力学和运动学的分析与仿真。试验结果表明:末端执行器采摘时,夹持果梗动作需要0.5s,切割果梗动作约需7s,切割机构回到初始位置需5.5s,完成番茄果实串采摘动作共需13s,夹持机构行程12mm,切割机构行程40mm,末端执行器能够符合番茄果实串采摘要求。     

果蔬采摘机器人末端执行器研究进展与分析

农业机器人是未来智能农业机械的发展方向之一.末端执行器的工作直接关系到采摘机器人整个采摘作业能否准确、高效.分类综述了果蔬采摘机器人末端执行器的特点和国内外研究现状,介绍了几种典型的果蔬采摘机器人末端执行器的研究成果.分析了影响果蔬采摘机器人末端执行器实用化的因素:采摘准确率、采摘速度、工作环境适应性和通用性等.指出了研究开发末端执行器的方向与关键技术.     

机器视觉技术在水果采摘机器人中的应用

近年来,学术界展开了将图像处理技术运用到水果机器人采摘过程中的研究,把图像处理技术和机器视觉技术结合运用于水果采摘的过程,可以实现自动化和智能化的采摘,对于降低劳动强度和提高采摘效率具有极其重要的意义。对此,文章主要分析了机器视觉技术在水果采摘机器人中的应用成果,并对机器视觉技术研究方向进行了展望。     

水生莼菜植物手动控制采摘器的设计

针对水生莼菜植物手工采摘辛苦、效率低下等问题,设计了一种手动控制的莼菜采摘器,分析了其工作原理,给出莼菜切割力计算公式。该采摘器由人手驱动,通过向后逐渐收紧手柄,使与手柄相连的钢丝后移,后移的钢丝再带动直槽形钢片、刀片支架等运动,使主、副刀片闭合,完成莼菜切割运动。然后,操作者将采摘装置移出水面,将切割好的莼菜移到收集装置的网兜上方,松开手柄,主、副刀片自动松开,使莼菜自然落入网兜中。实验表明,该采摘器能达到设计要求,且可靠性高、使用方便、控制灵活,对莼菜和水体均不造成污染。     

浅谈采摘机器人在农业中的应用

采摘机器人技术处于农业机械化研究的前沿领域,一些发达国家已取得了较大的成果。文中对国外采摘机器人的研究现状进行了综述,列举了国内采摘机器人的研究进展,并分析了国内外采摘机器人的发展趋势。     

一种椰子抓取采摘机械手设计及其工作空间仿真分析

针对两种目前常用于椰子采摘的采摘方法—人工攀爬采摘和采摘机刀具切割采摘出现的劳动强度大、作业危险及效率低等问题设计了一种抓取采摘机械手。采摘机械手底座固定在椰子采摘机上,通过旋转功能组件实现采摘手抓的左右摆动,依靠气压升降、摆臂功能组件实现采摘手抓的升降和俯仰,利用机械手外手抓抓住果蒂,内手抓抓住椰子旋转采摘。为此,介绍了采摘机械手总体结构设计及工作原理,对其关键结构进行了建模,并进行了工作空间仿真分析。仿真结果表明:所设计的椰子采摘机械手工作点分布密集对称,满足工况需求,为进一步实际采摘实验提供了理论支撑。     

枸杞采摘技术研究现状与发展探讨

随着枸杞产业的发展,枸杞种植面积不断扩大,出现了枸杞采摘强度大、用工难、采摘成本高等诸多问题。目前国内机械化枸杞采摘技术虽处于起步阶段,但枸杞机械化采摘势在必行。枸杞采摘作为枸杞种植生产的关键环节,对枸杞的品质和产量具有重要影响。在调研枸杞采摘现状和需求的基础上,阐述了枸杞机械化采摘的意义和机械采摘的研究状况,对枸杞采摘技术的发展趋势和挑战进行了讨论和探索。枸杞采摘技术发展面临高成本、技术难度等问题,建议在技术研发上加强合作,共同推动枸杞采摘技术的发展,提出了未来枸杞机械化采摘向智能化、精确性和自动化方向的发展趋势。     

多媒体武术系统在智能采摘机器人中的应用

智能采摘机器人广泛应用于农业生产中,其协同作用直接影响采摘效率。为了提高智能拣选机器人的生产效率,在采摘机器人的设计和制造中引入了FDM技术。为提高智能采摘机器人的生产设计水平,设计出一种基于多媒体武术教学系统的开放式、协同化、智能化的采摘机器人机械部件设计控制平台。基于FDM和WEB的智能远程协作技术,采用远程多媒体技术,实现远程CAD制造和零件制造的功能。以采摘机器人的机械臂和快速制造为实验对象,对其研发周期和返工数量进行检测,结果表明:采摘机器人机械部件返工率降低,设计研发周期明显缩短,可为采摘机器人的设计及加工提供参考。     

果蔬菌采摘机械研究综述

果蔬菌是我国农业生产中的重要部分,其机械化采摘在节约劳动力成本,增加经济效益等方面具有重要意义。采用文献综述与经验总结相结合的方法,主要研究近几年果蔬菌机械化采摘的研究意义和国内外研究情况,主要针对目前国内外研究的采摘机械,进行采摘效率、目标识别与路径规划、成功率等方面的介绍,分析比较我国在农业采摘机械与发达国家的差距。总结出果蔬菌采摘机械在整机设计、目标识别、路径规划和采摘成功率等方面存在的问题,提出果蔬菌采摘机械需要更加智能化、自动化的未来发展趋势。     

果蔬采摘机器人自主定位与导航设计——基于RFID和WSN信息融合

将RFID与WSN技术的信息融合后应用于采摘机器人的自主定位与导航中,结合两者的优势,使采摘机器人在与外界交互上更加精准快速。RFID射频识别技术是一项新兴技术,对于采摘机器人在复杂及障碍物比较多的环境,采用RFID模块对物体的识别具有使用寿命长、识别标签多等优点,但同时也存在抗干扰性差、通信距离过短、过于依赖读写器采集信号且成本高等缺点。WSN技术能感应周围各种的信号,具有辐射范围广、可无人值守且成本低等优点,但对于识别传感器标节点、使用寿命及能耗上不太理想。两项技术之间的完美互补使智能识别与定位更上一个台阶,必将推动RFID和WSN在智能采摘机器人方面的应用和发展。     

激光切割技术的发展现状及农业领域应用发展

激光切割技术是当今最具有竞争力的高新技术之一,是激光加工领域中的重要组成部分。为此,介绍了激光切割原理,并从工业金属和非金属以及医疗领域,对国内外激光切割技术的发展现状进行了综述,并指出了激光切割在农业领域的应用,最后总结了激光切割存在的问题和发展趋势。