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一种适用采摘机器人的果园最优结构设计方法

植物表型资讯2020-11-17 07:46:26

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本文提出了一种将机器人运动学工作环境同时优化设计的方法,植物表型资讯简介如下。


温馨提醒:“第二届亚太植物表型国际会议”的摘要截止日期是20180115日。

三个实际任务环境及其结构(a)中控系统、(b)高轴结构、(c)Y型格


为了提高农业机器人的性能并降低成本,我们可针对特定工作环境中的特定任务对机器人进行设计优化。然而,由于环境定义了机器人的最佳运动学,所以环境本身也应该进行优化,从而实现最佳的机器人性能。本文提出了一种将机器人运动学工作环境同时优化设计的方法。并以苹果采摘机器人的果园设计为例,验证了该方法的有效性。首先,针对许多树形结构(由不同的修剪系统形成)找到最佳的苹果采摘机器人结构:中控系统Y型格高轴结构。结果表明,为了最大限度减少平均苹果采摘时间,高轴结构对于单个树木和成行树木的机器人采集来说较为重要。随后,研究人员进一步分析了机器人平台运动时间对所选机器人运动学和树型修剪系统的影响。结果表明,对于快速移动平台来说高轴结构是有利的。如果靠近树木之间的平台移动缓慢,则由中控系统发挥作用。此外,Y型格系统的倾斜角度由L-系统创建的模型进行模拟分析。结果发现其最佳倾斜角度接近水平(85°),因此机器人设计者可以针对机器人运动学、树木周围机器人采集位置和树木修剪系统的寻找最佳组合。


数字转换器图片(左)和草图(右)是一种机器人手臂,具有RRRR结构,可用作测量设备


采用不同网格倾斜角度的Y-型格模拟测量三棵树


拥有3个自由度的机器人手臂和不同的运动结构


(a)中控系统、(b)高轴结构、(c)Y型格


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来源:

Bloch V, Degani A, Bechar A (2018) A methodology of orchard architecture design for an optimal harvesting robot. Biosystems Engineering, 166, 126–137.


扩展阅读:

“第二届亚太植物表型国际会议”将于2018年3月举行