外文翻译 樱桃收获机器人[推荐阅读].docx

外文翻译樱桃收获机器人[推荐阅读]

第一篇：外文翻译樱桃收获机器人樱桃收获机器人KanaeTanigakia,TateshiFujiuraa,∗,AkiraAkaseb,JunichiImagawacaGraduateSchoolofLifeandEnvironmentalSciences,OsakaPrefectureUniversity,1-1Gakuen-choSakai,Osaka,JapanbFacultyofAgriculture,YamagataUniversity,1-23Wakaba-choTsuruoka,Yamagata,JapancNaraFruitTreeResearchCenter,1345YushioNishiyoshino-choGojo,Nara,Japan摘要：樱桃收获机器人是以实验研究目的而设计的，并且其成功进行了基础实验。其最主要的部分是4个自由度的机械手、三维视觉传感器、主控制电脑和移动装置。其三维视觉传感器上装有能发出红色光线和红外光束的两个激光二极管。两束光线同时扫描目标物体。通过对三维视觉传感器反馈的图像进行分析处理，确定樱桃的位置，认出障碍物，并通过终端操纵装置决定机器人行进轨迹。在避免碰撞障碍物的情况下完成对樱桃的采摘。关键字：机器人；自动化；图像识别；地面距离图像；传感器1.简介在日本，樱桃是要靠人工小心的收获的。由于樱桃的采摘期很短，采摘工作要集中在短期内完成，再加上劳动力短缺，这些都限制了樱桃的种植亩数。此外，樱桃树很高，采摘需要用到梯子。这使得采摘工作既危险又效率低。为了节约劳动力，樱桃收获机器人以实验研究为目的而设计，并且其初步实验取得了成功。果蔬收获机器人的调查研究已经取得了一定的成功。之前发布的果蔬收获机器人大多装备的是摄影机，水果的图像要通过与背景的颜色区别或特殊的反射比才能被辨别出来；水果的三维定位则通过双目立体视觉或视觉反馈控制系统估计得出。三维视觉传感器的应用也有相关报道。这种三维视觉传感器的优势在于其图像的各个图元都具有其间距信息。利用这一优点，目标物体能通过其三维形状被认出。对于樱桃采摘工作而言，这一功能有效的使水果在采摘过程中避免碰撞到叶子、茎等障碍物。为了成功的完成采摘动作，有效的辨别障碍物和红色的成熟的果实是至关重要的。为此，三维视觉系统配备了两个激光二极管。一个二极管发出红色的光线，另一个发出红外光束。为了避免太阳光的干扰，机器人使用半导体位置光敏传感器来探测反射光。半导体位置光敏传感器的信号组件接收高频率闪烁的激光光线来区分出太阳光。激光束扫描得出被测物体的三维模型，并通过红光和红外光线间特定的反射光的特征来区别于其他物体从而分辨出红色的果实。机器人需要在果园各种环境（温度、日照等）中准确、高效地，在不破坏果实和果树枝丫的情况下进行采摘任务。樱桃树大多种植多雨地区，需种植在大棚内来阻挡雨水。机器人在大棚里工作，不需要暴露在风雨中。樱桃不论在鲜果市场还是用于加工都必须连樱桃梗一起采摘。就人工采摘来说，农民们用手指抓住樱桃梗上部将其向上提起从树上摘下。因为这个理由，设计并进行实验使机器人来像农民一样抓住樱桃梗的上部并将其向上提起从树上摘下。2.材料与方法2.1适用耕作条件用机器人收获樱桃，樱桃树的培养方式和机器人的性能都有重大意义。如果樱桃树使用传统种植方式之一的盆栽种植方式栽植，樱桃会广泛地分布在樱桃树的大的树冠处。因此，机器人需要一个大的工作空间。此外，由于樱桃树使用的培养方式，樱桃树分支的三维空间分布使机器人收获工作变得困难。因此，在实验研究中，我们首次讨论使用适合机器人采摘的樱桃培养方式。于是，我们考虑使用“单植株培养”作为一种适合机器人采摘的樱桃种植方式，如图1所示。我们计划在使用单植株培养法成一列种植分支被修剪的成竖直向上的樱桃树的果园里使用采摘机器人。用这种方式的樱桃树所长出的果实会分布在树主干的周围。如果樱桃树的叶柄是被修剪短的，机器人可以很容易的辨认出长在树主干四周的果实。这有利于视觉辨认。图1所示为种植在奈良果树研究中心的樱桃树。研究中心的樱桃树被单株成列排列，方便机器人在列与列间行进。2.2樱桃收获机器人樱桃收获机器人由4个自由度的机械手、三维视觉传感器、主控制电脑和移动装置组成（图2）。机器人高1.2米，宽2.3米，长1.2米。三维视觉传感器被安装在机械手上，随着机械手的运动从各个角度来扫描物体。真空吸尘器将摘下的果实通过吸气管道吸入末端执行器。2.3机械手使用单植株培养法种植的樱桃树，其果实分布在树木主干的周围。为了在采摘过程中避免碰撞到叶子、树枝等障碍物的情况下采摘樱桃，机器人的末端执行器需要从樱桃树外围接近果实。因此，在研究中我们设计了有一个上下轴摇臂、三个左右转向的关节型机械手，其可以以任意角度采摘果实（图2）