草莓收获机器人采摘系统研究

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1、摘要为了实现草莓收获的自动化以及智能化，在前人研究的基础上，对草莓收获机器人采摘系统进行了研究。搭建了一个三自由度的直角坐标机械手，设计了该机器人的视觉系统，并为机器人建立了一个开放式的控制系统，最后重点对草莓图像处理算法以进行了研究，并编程实现。开放式机器人控制器可以提高系统的柔性、可扩展性、可靠性和复用性等性能。以工控机和GALIL运动控制器为核心，建立模块化、开放式的机器人控制系统。采用vc++语言来编写系统程序，通过矢量运动节省作业时间。试验结果表明，控制系统运行良好．采用LRCD(1uminanceandredcolordifferen

2、嘲方法分割草莓图像。在RGB色彩模型中，求得图像中每个像素的色差，在灰度图像中显示以色差值为灰度值的色差图像，取合适的阐值对该图像二值化，得到分割后的草莓图像；提取分割后草莓图像的几何特征，由边界到重心的最长距离来确定草莓果尖的位置，并在过果尖与重心的反相延长线上取一合适的点(例如，本研究中取其到重心的距离与果尖到重心的距离相等)作为采摘点。并通过坐标变换，获得该采摘点在空间上的实际坐标值。试验结果表明，视觉系统对采摘点位置的判断误差<3mm。该开放式机器人控制系统能够准确到达指定位置，其图像处理方法切实可行。关键词：草莓收获，图像处理，开放式控

3、制系统，机器人AbstractToautomatizeandintelligentizetheprocessofstrawberry-collecting，thepickingsystemofstrawberry-harvestingrobotsisstudiedonthepreviousbasis·ACartesiancoordinatemanipulatorwiththreedegree-of-freedoms(DOFs)andanopenstructurecontrolsystemaresetup,atthesametimethevisio

4、nsystemisdesigned，thenthearithmeticofimageprocessisespeciallyresearchedandprogrammed．thecontrollerhasopenstructureSOastOenhancetheflexility·theextension，thereliabilityandtherepetitiousriseofthesystem．WiththeCOreofPCandGALILController,theopenandmodularcontrolsystemissetup．Thes

5、ystemprogramiswrittenbyVC++．ThevectormovementCansavetheworkingtime．TheresultshowsthatthesystemoperateswellLRCD(Iuminanceandredcolordifference)methodisadoptedtosegmentimageofstrawberry．Theresultareshowninagrayimage．Segmentedimageisgainedbytranslatingthegrayimagetoabinaryimagea

6、fterselectinganappropriatethreshold·Afterextractinggeomet】节featureofsegmentedstrawberryimagethetippositioncallbeascertainedbythelongestdistancefromtheboundarytothebarycenter，thenthepluckingpositionisgainedinthereverselinefromthetiptothebarycenter(thedistancefromthepluckingpos

7、itiontothebarycenterisequaltothatfromthetiptothebarycenter)．Thepluckingposition’sactualcoordinatescanbegotbytransformingthecoordinates．There,suitrevealsthattheeccentricityofthepluckingpositionwillbenomorethan3mmintherobotvisionsystem，Thisopencontrolsystemcanarrivethepositions

8、pecifiedwellandtrulyandthemethodtoprocessimagesisfeasible．Keywords：S