基于视觉的机器人采摘实验平台设计与实现

杜文龙， 徐雪峰

(淮安信息职业技术学院， 江苏 淮安 223003)

0 引 言

机器人通常采用视觉伺服控制，自主地抓取和操纵各种感兴趣的物体[1-2]。现代视觉伺服控制方案可以分为基于图像的、基于位置的和先进的方法。这些视觉伺服方案往往需要推导一个机器人—目标交互矩阵之间的图像特征和机器人运动学。然而，推导相互作用矩阵并不是一个简单的问题，特别是对于一个未标定的视觉伺服系统。此外，交互矩阵与每个图像特征点相对于摄像机帧的深度值有关，这在单目视觉系统中很难测量。因此，许多先进的视觉伺服方案都需要使用一个估计过程来估计当前相机目标配置的每个视觉特征或交互矩阵的深度值。这一要求对视觉伺服控制系统的视觉和估计设计提出了更高的要求。本文提出了一种视觉伺服系统，将基于图像和位置的视觉伺服系统集成到一个可变结构框架中，无需使用交互矩阵、模糊建模或模糊规则库。

1 机器人采摘系统

1.1 采摘机器人概述

近年来，由于出生率下降和农民老龄化的影响，农业劳动力短缺问题日益严重。为解决这一问题，可利用采摘机器人，进行快速的农产品采摘并保持高品质。采摘机器人在水果识别、切割系统、移动系统等方面存在一定的困难。利用摄像机对水果进行图像处理，是一种新的水果识别方法[3-5]。为此，研究了农产品采摘机器人系统。本文针对采摘机器人应用常用的图像处理技术进行了开发和可行性研究，构建了采摘物及其位置的识别系统、切茎摄像定位系统和使用这些系统的采摘机器人。……