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蔬菜嫁接机器人关键技术的研究

吕谷来

  以葫芦和西瓜为砧木和接穗,采用斜插法嫁接,测定了砧木和接穗的几何参数和力学特性,探索了机械损伤检测方式,实现了砧木子叶旋转角度和抓取点高度的判断,设计了斜插式嫁接试验台并进行了试验。结果如下: 1)在压缩量为20%的前提下,葫芦的压缩强度为81.6KPa,西瓜的压缩强度为105.5kPa。葫芦和西瓜沿长轴剪切时的剪切强度为7.1KPa和0.032KPa,沿短轴剪切时的剪切强度为7.4KPa和0.034KPa。15mm、20mm和25mm长度的西瓜苗的压杆临界力Pcr为0.297N、0.161N和0.099N。 2)以不同形式的打孔,圆形针打孔后砧木葫芦在一定时间内的微弱发光总量普遍比扁形针打孔后葫芦的微弱发光总量多。以不同角度打孔,60°打孔比45°和30°打孔后的微弱发光量都要高。以上说明微弱发光可以作为一种检测植物机械损伤的方式。 3)对砧木俯视图通过腐蚀、形态学处理后,能成功将图像区域分割开的成功率为98%;以长短轴差值作为判断准则来区分真叶和子叶,成功率为97.9%。判断结果表明子叶区域质心和原点的连线与X轴所成的角度可以表示为子叶的角度。 4)对砧木侧视图进行坐标体系变换、特征点提取后进行曲线模拟并进行了判断优化,总体误差在允许范围之内,处理时间控制在200~500ms之间,符合自动嫁接的要求。算法具有一定的鲁棒性,可用于瓜科类蔬菜苗的识别定位,克服了苗生长弯曲和子叶重叠的问题。 5)设计了斜插式蔬菜嫁接机器人,主要工作部件包括接穗夹持机构、接穗切削机构、砧木生长点去除机构、砧木夹持断根机构、砧木打孔机构和接穗与砧木对接导向机构。能实现砧木的夹持、展平、断根、去除生长点、打孔和接穗的夹持、切削、砧木和接穗的接合作业。 6)针对以往的夹持机构存在的不足,设计了一种可针对不同类型的嫁接苗实现定位夹持并保持其直线状态的夹持机构和能实现柔性夹持的气吸式接穗夹持手。针对斜插法的工作流程,设计了一种辅助机构,能引导接穗顺利插入到砧木的插接孔内。……   
[关键词]:蔬菜;自动嫁接;斜插法;微弱发光;机器视觉
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:浙江大学2010年