作品展示

多年以来，我国都有大面积的种植露天西瓜，是全球西瓜产量最高的国家，拥有全球第一的西瓜种植面积。由于西瓜成熟多在夏季，西瓜的采摘需要大量人力以及采摘环境较为酷热，随着科技的发展，智能自动化采摘是最合适的解决方案。本设计基于机器视觉技术、可移动平台，结合卷入式的捕获结构，精准高效的完成西瓜捕获，该卷入式的捕获结构是由一对对向回转的滚动体组成，且滚动体的回转中心可绕一点转动，实现卷入口变化以应对不同大小西瓜的功能，当西瓜被卷入滚动体上方后，调节两滚动体的高度，将西瓜推出采摘装置，完成采摘。

该采摘方式运用机器视觉技术对西瓜进行定位，独特的卷入形式更容易适应不同大小不同形状西瓜的采摘，由于卷入的捕获方式的运动只需不停回转，捕获过程迅速，且捕获装置完成捕获后只需调节拉力调整装置即可完成西瓜输送的部分过程，整个采摘动作连贯，采摘效率较高。

作品关键技术包括西瓜的目标识别分类、视觉感知定位、西瓜的尺寸估计、运动控制、采摘装置抓取、传递装置传送等。其中目标识别分类基于YOLOV5算法完成，该算法通过单次前向传播能同时预测多个目标的边界框和类别概率，以此来识别分类西瓜。视觉感知定位使用D435i相机，获取采摘点深度信息，通过相机参数矩阵将采摘点像素坐标转换为相机坐标。运动控制部分通过STM32对底板后轮驱动装置进行控制，后续设计融合视觉SLAM开发自主移动地盘，实现自主导航寻找采摘目标。采摘臂可实现移动与转动，实现对目标位置的抵达及对不同摆放方向的西瓜进行捕获。控制机械臂末端执行器完成采摘。 作品设计理念是希望结合所学知识，展望未来农业发展过程中的采摘理念。不断的提高农业自动化，无人化，让人们摒弃在农业生产中的重复劳动、提高生产效率，顺应国家发展智慧农业的号召。

传统的西瓜采摘过程需要大量人工劳动且采摘环境多为夏季，温度较高，自动化采摘方式可以提高采摘效率，减少人的重复劳动，采摘转运过程连贯，不易损伤西瓜表皮。此外，该设计可实现从采摘到传递的自动化，通过机器视觉判断西瓜位置、大小、成熟度等，再由捕获装置、传递装置完成整个采摘过程，该设计符合智慧农业的发展趋势，且在理论上具有较强的可实现性。因此，露天西瓜采摘机器人在我国大面积的露天西瓜种植环境下有重要的推广应用价值。