【摘要】：獼猴桃果實品質依賴于授粉作業(yè)質量,自然狀態(tài)下風媒授粉坐果率低,因此必須進行人工授粉。獼猴桃花期短,授粉工作量大,由于農村人口老齡化等問題導致授粉時勞動力短缺,亟需實現(xiàn)機械化作業(yè)。同時,獼猴桃花粉收集成本較高,傳統(tǒng)粗放式機械化作業(yè)方法不適用于獼猴桃授粉。為減少機械化作業(yè)過程中的花粉消耗,需要實現(xiàn)對靶授粉。其中,信息感知是對靶授粉關鍵技術,使機械化授粉過程中能自動識別獼猴桃花朵,并準確獲取授粉作業(yè)對象空間坐標,提升作業(yè)精準程度。此外,還需研制相應末端執(zhí)行器,使其能根據信息感知結果進行對靶授粉。因此,本文針對獼猴桃果園中花朵分布特點,研究基于信息感知的獼猴桃噴霧授粉方法。主要研究內容及結論如下:(1)獼猴桃花朵識別基礎研究。實地調研了棚架式獼猴桃果園,測量果園空間結構,統(tǒng)計獼猴桃花朵分布特點。測得棚架鐵絲與地面豎直距離極差為4.8cm,平均距離為177.6cm;花朵間豎直距離極差為36.7cm,平均與地面距離為168.1cm。大部分花朵位于棚架鐵絲下方,沿藤蔓簇狀分布,并豎直朝下開放。提出了授粉作業(yè)目標圖像采集方法,為信息感知系統(tǒng)研究提供數(shù)據。對比了不同方法識別獼猴桃花朵效果,其中閾值分割法正確分割像素比為42.4%,K-means聚類法正確分割像素為37.8%,基于卷積神經網絡方法識別框中花朵像素占91.9%。研究表明卷積神經網絡的花朵識別效果最佳。(2)獼猴桃授粉目標信息感知方法研究。通過采集花朵圖像數(shù)據,訓練了卷積神經網絡并調整參數(shù),使之能有效檢測圖像上花朵目標。試驗得出Dropout率為0.4時模型過擬合程度最小,測試集上識別正確率為85.5%。根據圖像中花簇特點,提出了基于花朵坐標集聚類的花簇識別方法,最后試驗得出花簇識別正確率為81.0%。提出了基于Kinect的目標空間位置獲取方法,利用Kinect傳感器,將RGB圖像上目標點坐標映射至點云集,獲得授粉目標三維坐標。進行了信息感知系統(tǒng)精度試驗,試驗表明其最大定位誤差不超過9mm,滿足對靶噴霧授粉要求。(3)獼猴桃噴霧授粉末端執(zhí)行器方案與設計�；讷J猴桃授粉機器人對靶作業(yè)方法,提出了不同末端執(zhí)行器方案進行對比,最終選擇作業(yè)效率較高的噴頭陣列分布方案,并對噴霧授粉末端執(zhí)行器結構進行了設計。其中噴頭噴霧錐角90°,陣列分布噴頭相互間隔25cm。針對該末端執(zhí)行器作業(yè)方式提出了控制方案,計算各噴頭的噴霧覆蓋范圍,單獨控制各噴頭噴霧授粉。(4)獼猴桃噴霧授粉末端執(zhí)行器試制與試驗。試制噴霧授粉末端執(zhí)行器及試驗裝置,進行了授粉距離參數(shù)優(yōu)化試驗。通過圖像處理方法統(tǒng)計不同距離下水敏試紙上霧滴覆蓋率,結果表明試紙與末端執(zhí)行器距離20cm、25cm、30cm、35cm、40cm、45cm時霧滴覆蓋率分別為71.5%、30.9%、13.6%、9.8%、6.7%、1.9%。擬合試驗結果后推算出末端執(zhí)行器與授粉目標間距應小于28.6cm,此時霧滴覆蓋率大于18%,滿足授粉要求。另外,對末端執(zhí)行器進行噴霧均勻性試驗,當水敏試紙與末端執(zhí)行器相距28.6cm時,結果表明其上霧滴覆蓋率在16.7%至19.8%之間,平均值為18.2%,方差1.6。噴霧均勻性較好,說明該末端執(zhí)行器能保證正常授粉效果。
【學位授予單位】：西北農林科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：S663.4

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 姚志英;吳夢委;姚瀅瀅;;一種瓶裝藥品抓取末端執(zhí)行器的研究[J];制造業(yè)自動化;2019年02期

2 韓綠化;葉夢蝶;翟曉南;張飛;劉洋;毛罕平;;T型開合槽型輔推機械式取苗末端執(zhí)行器設計[J];農機化研究;2018年01期

3 付舜;王毅;;類球果蔬采摘末端執(zhí)行器設計及分析[J];湖南農業(yè)科學;2017年03期

4 李震宇;田威;廖文和;;用于復材自動鉆鉚末端執(zhí)行器的設計及應用[J];機電一體化;2016年05期

5 張國龍;張杰;蔣亞南;楊桂林;張馳;;機器人力控末端執(zhí)行器綜述[J];工程設計學報;2018年06期

6 張秋菊;張進;孫沂琳;;食品機器人末端執(zhí)行器研究現(xiàn)狀與展望[J];機械設計與制造工程;2018年05期

7 李鵬程;田威;廖文和;;基于雙機器人裝配系統(tǒng)的多功能末端執(zhí)行器設計[J];機電一體化;2014年05期

8 韋家增;;農用機器人末端執(zhí)行器設計方法探討[J];湖北農機化;2019年02期

9 張炳超;夏紅梅;趙潤茂;劉孟夫;郭英祺;;番木瓜采摘末端執(zhí)行器的設計研究[J];現(xiàn)代農業(yè)裝備;2018年03期

10 高強;宋芳;;晶圓傳輸機器人末端執(zhí)行器的結構設計[J];輕工機械;2018年06期

相關會議論文 前10條

1 王軍南;叢爽;;基于視覺的機械臂末端執(zhí)行器坐標獲取[A];2007系統(tǒng)仿真技術及其應用學術會議論文集[C];2007年

2 王晉生;蔡光起;原所先;胡明;史家順;;基于微分變換的機器人誤差分析[A];企業(yè)應用集成系統(tǒng)與技術學術研究會論文集[C];2006年

3 韓波;郭為忠;鄒慧君;張青;;混合驅動五桿機構軌跡規(guī)劃及常數(shù)電機轉速的影響分析[A];第十四屆全國機構學學術研討會暨第二屆海峽兩岸機構學學術交流會論文集[C];2004年

4 黃心漢;王敏;呂遐東;;基于顯微視覺的靶裝配微型智能機器人研究[A];第八屆全國核靶技術學術交流會論文摘要集[C];2004年

5 張秋菊;孫沂琳;王琨;;新型仿生柔性腕手研究進展[A];中國機械工程學會機械自動化分會&中國自動化學會制造技術專委會學術工作進展報告 2017[C];2017年

6 李卓堯;;機器人機械系統(tǒng)并行設計的模型淺析[A];《同行》2015年9月（上）[C];2015年

7 黃誠;劉華平;左小五;朱記全;胡才紅;孫富春;;基于Kinect的人機協(xié)作[A];2013年中國智能自動化學術會議論文集（第四分冊）[C];2013年

8 陳樹人;姜麗萍;;成熟番茄力學特性實驗研究[A];2007年中國農業(yè)工程學會學術年會論文摘要集[C];2007年

9 錢震杰;章定國;;柔性機械臂含摩擦碰撞動力學研究[A];第十屆動力學與控制學術會議摘要集[C];2016年

10 李凡;汪法根;;一種機器人特殊手部機構設計[A];中國工程物理研究院科技年報（2001）[C];2001年

相關重要報紙文章 前9條

1 中國工業(yè)報記者 楊紅英;世界機器人大會開幕 面臨重大發(fā)展機遇[N];中國工業(yè)報;2017年

2 中國工業(yè)報記者 徐斌;安徽出臺支持政策 加快快器人產業(yè)發(fā)展[N];中國工業(yè)報;2018年

3 合肥晚報 ZAKER合肥記者 吳奇;合肥“重金”獎補支持機器人產業(yè)[N];合肥晚報;2019年

4 記者王華楠;果蔬無損抓取有創(chuàng)新[N];中國技術市場報;2010年

5 本報記者 劉錕;上海引領國產機器人邁向中高端[N];解放日報;2017年

6 記者 吳量亮;我省十條新政加快機器人產業(yè)發(fā)展[N];安徽日報;2018年

7 本報記者 張文連 實習記者 張宇辰;安徽機器人產業(yè)“補鏈”[N];安徽經濟報;2018年

8 王小月;不是黑科技 不是噱頭 機器人時代真的來了[N];中國消費者報;2018年

9 戴小河;政策力促機器人產業(yè)發(fā)展[N];中國證券報;2016年

相關博士學位論文 前6條

1 吳軍;面向空間載荷更換的三指式末端執(zhí)行器及操作控制的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2018年

2 黃彪;枇杷剪枝機器人關鍵技術的研究[D];華南理工大學;2016年

3 王學林;農業(yè)機器人末端執(zhí)行器抓持力控制研究[D];南京農業(yè)大學;2009年

4 韓鋒;空間自定位機械臂末端執(zhí)行器及其捕獲與鎖緊的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2015年

5 童俊華;蔬菜缽苗穴盤間移栽執(zhí)行器設計、移栽信息檢測與路徑規(guī)劃[D];浙江大學;2014年

6 李艷;二自由度冗余驅動并聯(lián)機器人的動力學建模及控制研究[D];山東大學;2010年

相關碩士學位論文 前10條

1 劉浩洲;基于信息感知的獼猴桃噴霧授粉方法研究[D];西北農林科技大學;2019年

2 戎毫;基于果梗分離采摘方式的獼猴桃采摘末端執(zhí)行器研制[D];西北農林科技大學;2019年

3 付英達;黃瓜采摘機械手機構設計及控制系統(tǒng)研究[D];吉林大學;2016年

4 楊雪;SCARA機器人末端執(zhí)行器定位精度控制技術研究[D];重慶交通大學;2018年

5 湯亞東;番茄智能采摘機構優(yōu)化設計及試驗研究[D];河南農業(yè)大學;2018年

6 馬可;水培葉菜種苗多末端執(zhí)行器自動移植裝備設計與試驗[D];浙江理工大學;2019年

7 杜帥;白蘆筍選擇性采收末端執(zhí)行器優(yōu)化設計與試驗研究[D];山東農業(yè)大學;2018年

8 顧建;制孔末端執(zhí)行器設計及其自適應控制技術研究[D];南昌航空大學;2018年

9 谷新運;基于相向運動采摘模式的獼猴桃多果采摘末端執(zhí)行器研制[D];西北農林科技大學;2018年

10 程遠濤;輕量化螺旋銑孔末端執(zhí)行器研究[D];大連交通大學;2017年

本文編號：2799992