作品展示

水果套袋是果树种植过程中的重要环节,这项操作繁琐、作业量大，目前主要采用的人工套袋方式，需要消耗大量的人力、物力，效率十分低下。 为解决上述问题，本团队研发了一款全自动智能水果套袋机器人。作品以STM32F103为主控核心，采用TOF深度摄像头与六自由度机械臂组成手眼追踪式伺服系统，实现果实的快速识别定位；底部采用履带式移动底座，使机器人能够在果园的复杂环境中自由移动；翻倒检测、电量监测、GPS定位、无线通信等辅助模块，可以实现在电脑端和移动端实时显示机器人的工作状态信息。 在实际使用时，操作者仅需坐在家中即可完成整片果园的套袋作业，不仅解放了农村劳动力，同时可为推进乡村农业现代化发展，建设社会主义新农村做出重要贡献。

1.套袋机器人的视觉模块与机械臂组成PID手眼随动系统，能够使机器人快速定位果实位置。 2.基于深度图像的球形果实识别定位技术，使机器人通过深度图像从果实形态的角度识别出果实的具体位置，同时解决了果实遮挡问题和光照复杂环境的影响。 3.基于热封原理的套袋装置，使用电热丝通电加热，使其瞬间融化套袋以达到热封目的。 4.本作品可与Web服务器建立TCP协议通信，搭配有上位机交互页面，可通过电脑端或手机端登录使用。

1.通过TOF深度摄像头实现对果实图像的采集，采用梯度向量对深度图像进行描述，以梯度向量图中散度极大值处定位到果实中心点的位置；采用了八方向搜索方法以灰度值、梯度值和梯度方向三者作为判别依据来搜索果实的边界点；将RANSAC算法用于果实部分点云的三维形状拟合，获取果实的拟合球形参数，最终实现果实的识别定位。 2.机器人的机械臂是由连杆和伺服电机组成的多输入多输出、高度非线性的复杂系统，使用时视觉模块将目标果实的空间坐标作为输入量发送给主控板，主控板计算得出机械臂各节点电机转角输出并作用于机械臂，使机械臂末端装置到达果实目标位置，实现机械臂手眼追踪系统的闭环伺服控制。 3.机器人与服务器建立通信方式采用TCP传输控制协议。利用HTML、CSS等编程语言制作机器人工作状态显示界面，然后调用MySQL数据库表单，利用AXAJ实现服务器界面的动态显示，完成整个机器人无线通信系统的实现。

2022年，我国苹果产量为4757.2万吨，产量稳居全球第一。苹果套袋可提高苹果产量和质量。人工套袋方式会消耗大量人力、物力，且效率低下。现有的苹果套袋机器人存在适应性差、精度不高、人机交互不便等问题。为解决上述问题，本项目研发的基于深度视觉的智能水果套袋机器人，具备全自动的水果识别、机械臂自动取袋、套袋等主功能和无线通信、实时定位、工作路径规划等辅助功能。此机器人的推广应用可推进人工智能在农业领域的发展。