基 于 V R 場(chǎng) 景 設(shè) 計(jì) 的 采 摘 機(jī) 器 人 協(xié) 同 作 業(yè) 分 析 成 艷 真 濟(jì) 源 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 河 南 濟(jì) 源 4 5 9 0 0 0 摘 要 以 進(jìn) 一 步 提 高 采 摘 機(jī) 器 人 協(xié) 同 作 業(yè) 的 可 視 性 與 效 率 為 目 標(biāo) 將 V R 設(shè) 計(jì) 理 念 與 采 摘 機(jī) 器 結(jié) 合 針 對(duì) V R 場(chǎng) 景 下 采 摘 機(jī) 器 人 協(xié) 同 作 業(yè) 展 開 研 究 通 過 考 慮 環(huán) 境 信 息 植 物 成 像 動(dòng) 態(tài) 交 互 功 能 等 基 礎(chǔ) 條 件 以 采 摘 機(jī) 器 人 各 部 件 作 業(yè) 運(yùn) 動(dòng) 機(jī) 理 為 依 據(jù) 搭 建 采 摘 機(jī) 器 人 V R 場(chǎng) 景 將 采 摘 系 統(tǒng) 劃 分 為 多 個(gè) 子 系 統(tǒng) 進(jìn) 行 采 摘 作 業(yè) 的 動(dòng) 作 實(shí) 現(xiàn) 與 路 徑 調(diào) 整 在 數(shù) 據(jù) 模 型 知 識(shí) 等 多 部 件 協(xié) 同 控 制 支 撐 下 進(jìn) 行 V R 場(chǎng) 景 采 摘 作 業(yè) 試 驗(yàn) 結(jié) 果 表 明 經(jīng) 系 統(tǒng) 協(xié) 同 感 知 與 核 心 算 法 控 制 采 摘 機(jī) 器 人 各 部 件 在 自 由 度 協(xié) 調(diào) 對(duì) 象 及 位 置 閉 環(huán) 調(diào) 控 條 件 下 得 到 理 論 計(jì) 算 定 位 與 實(shí) 際 仿 真 誤 差 控 制 在 0 8 m m 范 圍 內(nèi) 機(jī) 器 人 協(xié) 同 采 摘 的 作 業(yè) 耗 時(shí) 最 短 為 1 8 9 s 平 均 耗 時(shí) 為 2 0 6 s 采 摘 成 功 率 可 達(dá) 到 9 6 8 設(shè) 計(jì) 可 行 V R 場(chǎng) 景 設(shè) 計(jì) 下 的 采 摘 機(jī) 器 人 整 體 協(xié) 同 作 業(yè) 分 析 保 證 了 采 摘 機(jī) 器 人 作 業(yè) 的 柔 韌 度 與 協(xié) 調(diào) 性 對(duì) 于 采 摘 機(jī) 器 人 部 件 結(jié) 構(gòu) 改 善 及 類 似 農(nóng) 機(jī) 化 設(shè) 備 的 可 視 化 開 發(fā) 具 有 很 好 的 參 考 價(jià) 值 關(guān) 鍵 詞 采 摘 機(jī) 器 人 協(xié) 同 作 業(yè) V R 設(shè) 計(jì) 閉 環(huán) 調(diào) 控 中 圖 分 類 號(hào) S 2 2 5 S 1 2 6 文 獻(xiàn) 標(biāo) 識(shí) 碼 A 文 章 編 號(hào) 1 0 0 3 1 8 8 X 2 0 2 0 1 2 0 1 9 4 0 6 0 引 言 隨 著 智 能 采 摘 技 術(shù) 的 不 斷 推 進(jìn) 多 元 化 信 息 水 平 向 多 行 業(yè) 發(fā) 展 我 國 的 采 摘 機(jī) 器 人 作 業(yè) 水 平 得 到 明 顯 提 升 虛 擬 現(xiàn) 實(shí) V R 作 為 一 種 超 高 速 計(jì) 算 圖 像 技 術(shù) 已 在 航 空 軍 事 控 制 領(lǐng) 域 得 到 廣 泛 應(yīng) 用 經(jīng) 查 閱 文 獻(xiàn) 了 解 到 將 現(xiàn) 實(shí) 采 摘 機(jī) 器 人 的 動(dòng) 作 執(zhí) 行 借 助 于 計(jì) 算 機(jī) 處 理 科 學(xué) 創(chuàng) 建 逼 真 采 摘 作 業(yè) 場(chǎng) 景 有 利 于 對(duì) 采 摘 機(jī) 器 人 作 業(yè) 動(dòng) 作 進(jìn) 行 實(shí) 時(shí) 監(jiān) 測(cè) 與 控 制 筆 者 擬 通 過 三 維 渲 染 可 視 系 統(tǒng) 平 臺(tái) 從 采 摘 運(yùn) 作 機(jī) 理 角 度 包 括 路 徑 規(guī) 劃 避 障 識(shí) 別 與 定 位 處 理 等 環(huán) 節(jié) 對(duì) 采 摘 機(jī) 器 人 的 系 列 協(xié) 同 作 業(yè) 展 開 研 究 1 采 摘 機(jī) 器 人 作 業(yè) 機(jī) 理 智 能 化 采 摘 機(jī) 器 人 作 業(yè) 的 核 心 在 于 準(zhǔn) 確 地 識(shí) 別 與 定 位 目 標(biāo) 信 息 圖 1 為 果 蔬 采 摘 機(jī) 器 人 作 業(yè) 場(chǎng) 景 其 各 部 件 的 協(xié) 調(diào) 性 采 摘 動(dòng) 作 實(shí) 現(xiàn) 了 果 蔬 自 動(dòng) 采 摘 與 擺 放 作 業(yè) 機(jī) 理 經(jīng) 圖 像 識(shí) 別 精 確 傳 感 裝 置 捕 獲 采 摘 目 標(biāo) 及 周 邊 采 摘 環(huán) 境 通 過 內(nèi) 部 控 制 程 序 指 令 到 達(dá) 采 摘 機(jī) 械 臂 執(zhí) 行 部 件 完 成 1 次 采 摘 動(dòng) 作 表 1 為 基 于 V R 場(chǎng) 景 設(shè) 計(jì) 的 采 摘 機(jī) 器 人 主 要 零 部 件 構(gòu) 成 通 過 收 稿 日 期 2 0 1 9 0 6 1 0 基 金 項(xiàng) 目 河 南 省 社 會(huì) 科 學(xué) 界 聯(lián) 合 會(huì) 和 河 南 省 經(jīng) 濟(jì) 學(xué) 聯(lián) 合 會(huì) 項(xiàng) 目 S K L 2 0 1 6 1 7 8 5 河 南 省 教 育 廳 課 題 豫 教 2 0 1 7 0 6 0 5 4 作 者 簡(jiǎn) 介 成 艷 真 1 9 7 0 女 山 西 晉 城 人 講 師 E m a i l c a i 5 8 3 1 7 3 9 y u e d o n g 1 6 3 c o m 人 機(jī) 交 互 設(shè) 備 V R 裝 備 I nt e r ne t 網(wǎng) 絡(luò) 等 進(jìn) 行 科 學(xué) 可 行 的 采 摘 控 制 模 型 創(chuàng) 建 多 信 息 傳 感 裝 置 的 組 合 參 數(shù) 有 效 檢 測(cè) 反 饋 采 摘 部 件 之 間 的 協(xié) 調(diào) 配 合 等 成 為 采 摘 成 功 率 的 重 要 保 證 圖 1 果 蔬 采 摘 機(jī) 器 人 作 業(yè) 場(chǎng) 景 圖 F i g 1 S c e n e d i a g r a m o f f r u i t a n d v e g e t a b l e p i c k i n g r o b o t o p e r a t i o n 表 1 V R 設(shè) 計(jì) 下 的 采 摘 機(jī) 器 人 主 要 零 部 件 構(gòu) 成 T a b l e 1 O p e r a t i o n m a i n p a r t s c o m p o s i t i o n o f t h e p i c k i n g r o b o t u n d e r V R d e s i g n 序 號(hào) 部 件 名 稱 系 統(tǒng) 歸 屬 模 塊 1 人 機(jī) 交 互 設(shè) 備 協(xié) 同 模 塊 2 V R 裝 備 顯 示 模 塊 3 I n t e r n e t 網(wǎng) 絡(luò) 通 訊 模 塊 4 傳 感 器 裝 置 5 圖 像 顯 示 信 號(hào) 控 制 模 塊 4 9 1 2 0 2 0 年 1 2 月 農(nóng) 機(jī) 化 研 究 第 1 2 期 續(xù) 表 1 序 號(hào) 部 件 名 稱 系 統(tǒng) 歸 屬 模 塊 6 采 摘 機(jī) 械 臂 執(zhí) 行 模 型 7 參 數(shù) 檢 測(cè) 反 饋 數(shù) 據(jù) 處 理 模 塊 8 人 機(jī) 接 口 系 統(tǒng) 接 口 模 塊 2 基 于 V R 的 采 摘 機(jī) 器 人 設(shè) 計(jì) 2 1 V R 場(chǎng) 景 搭 建 進(jìn) 行 采 摘 機(jī) 器 人 V R 場(chǎng) 景 搭 建 考 慮 環(huán) 境 信 息 植 物 成 像 及 動(dòng) 態(tài) 交 互 功 能 實(shí) 現(xiàn) 有 效 形 成 采 摘 作 業(yè) 機(jī) 理 如 圖 2 所 示 首 先 經(jīng) 采 摘 系 統(tǒng) 主 控 端 構(gòu) 成 感 官 重 構(gòu) 然 后 經(jīng) 環(huán) 境 建 模 力 渲 染 等 傳 遞 至 交 互 通 訊 模 塊 到 達(dá) 采 摘 機(jī) 器 人 從 控 端 實(shí) 現(xiàn) 采 摘 與 控 制 圖 2 基 于 V R 場(chǎng) 景 設(shè) 計(jì) 的 采 摘 機(jī) 器 人 作 業(yè) 機(jī) 理 組 成 F i g 2 O p e r a t i n g m e c h a n i s m c o m p o s i t i o n o f p i c k i n g r o b o t b a s e d o n V R s c e n e d e s i g n 表 2 V R 場(chǎng) 景 下 進(jìn) 行 協(xié) 同 采 摘 主 要 算 法 參 數(shù) 設(shè) 置 T a b l e 2 P a r a m e t e r s e t t i n g s o f m a i n a l g o r i t h m s f o r c o l l a b o r a t i v e p i c k i n g i n V R s c e n e s 序 號(hào) 參 數(shù) 名 稱 參 數(shù) 代 碼 功 能 實(shí) 現(xiàn) 1 腳 本 S c r i p t 根 代 碼 賦 予 圖 像 識(shí) 別 2 樣 條 對(duì) 比 S p l i n e P a r e n t 路 徑 曲 線 計(jì) 算 接 口 3 持 續(xù) 時(shí) 間 D u r a t i o n 協(xié) 同 采 摘 持 續(xù) 時(shí) 間 4 線 段 數(shù) L i n e C o u n t 線 條 的 分 段 數(shù) 目 5 臨 時(shí) 位 置 T e m p 臨 時(shí) 物 體 位 置 及 視 角 6 采 摘 速 度 M o v e S p e e d 協(xié) 同 采 摘 移 動(dòng) 速 度 2 2 協(xié) 同 機(jī) 理 分 析 在 可 視 化 的 智 能 決 策 下 協(xié) 同 戰(zhàn) 略 思 維 應(yīng) 用 于 采 摘 機(jī) 器 人 各 部 件 必 須 準(zhǔn) 確 建 立 協(xié) 同 系 統(tǒng) 間 的 控 制 關(guān) 系 與 動(dòng) 作 實(shí) 現(xiàn) 包 含 順 序 同 步 與 自 由 3 種 形 式 本 文 采 用 同 步 控 制 自 適 應(yīng) 目 標(biāo) 下 的 采 摘 部 件 運(yùn) 動(dòng) 將 采 摘 系 統(tǒng) 劃 分 為 多 個(gè) 子 系 統(tǒng) 進(jìn) 行 采 摘 作 業(yè) 的 動(dòng) 作 實(shí) 現(xiàn) 與 路 徑 調(diào) 整 如 圖 3 所 示 圖 3 采 摘 系 統(tǒng) 協(xié) 同 作 業(yè) 控 制 結(jié) 構(gòu) 簡(jiǎn) 圖 F i g 3 S t r u c t u r e s k e t c h o f c o l l a b o r a t i v e o p e r a t i o n c o n t r o l i n t h e p i c k i n g s y s t e m 針 對(duì) V R 場(chǎng) 景 的 采 摘 機(jī) 器 人 協(xié) 同 作 業(yè) 進(jìn) 一 步 設(shè) 置 采 摘 主 要 算 法 參 數(shù) 見 表 2 場(chǎng) 景 圖 像 內(nèi) 部 進(jìn) 行 細(xì) 化 處 理 H e r m i t e 算 法 應(yīng) 用 于 樣 條 的 對(duì) 比 及 線 段 的 分 割 以 保 證 離 散 化 幀 定 位 精 度 基 于 此 算 法 進(jìn) 行 參 數(shù) 設(shè) 置 實(shí) 現(xiàn) 采 摘 模 型 設(shè) 計(jì) 2 3 采 摘 控 制 設(shè) 計(jì) 對(duì) 采 摘 機(jī) 器 人 動(dòng) 作 模 型 進(jìn) 行 設(shè) 計(jì) 對(duì) V R 場(chǎng) 景 的 待 采 摘 對(duì) 象 識(shí) 別 利 用 K m e a ns 算 法 進(jìn) 行 像 素 噪 聲 濾 波 處 理 區(qū) 分 出 采 摘 對(duì) 象 枝 葉 與 果 實(shí) 各 部 件 自 由 度 協(xié) 調(diào) 考 慮 力 反 饋 的 柔 度 避 障 處 理 能 力 體 現(xiàn) 在 執(zhí) 行 件 協(xié) 同 作 業(yè) 信 號(hào) 接 口 函 數(shù) 的 運(yùn) 用 見 表 3 設(shè) 定 足 夠 快 的 C P U 運(yùn) 算 處 理 速 度 對(duì) 場(chǎng) 景 下 監(jiān) 測(cè) 到 的 對(duì) 象 位 置 與 角 度 做 到 閉 環(huán) 調(diào) 控 對(duì) 障 礙 物 及 時(shí) 反 饋 表 3 基 于 V R 的 采 摘 機(jī) 器 人 進(jìn) 行 協(xié) 同 作 業(yè) 主 要 接 口 函 數(shù) T a b l e 3 M a i n i n t e r f a c e f u n c t i o n s o f t h e c o l l a b o r a t i v e o p e r a t i o n o f p i c k i n g r o b o t b a s e d o n V R 序 號(hào) 函 數(shù) 名 稱 主 要 功 能 實(shí) 現(xiàn) 1 A P I 編 程 對(duì) 接 2 i n i t 參 數(shù) 初 始 化 5 9 1 2 0 2 0 年 1 2 月 農(nóng) 機(jī) 化 研 究 第 1 2 期 續(xù) 表 3 序 號(hào) 函 數(shù) 名 稱 主 要 功 能 實(shí) 現(xiàn) 3 G e t P o s i t i o n 采 摘 位 置 獲 取 4 S e t T o o l F o r c e 采 摘 力 設(shè) 置 5 i s B u t t o n D o w n 協(xié) 同 狀 態(tài) 輸 出 針 對(duì) 采 摘 控 制 核 心 環(huán) 節(jié) 給 出 V R 場(chǎng) 景 下 采 摘 機(jī) 器 人 目 標(biāo) 識(shí) 別 算 法 執(zhí) 行 過 程 如 圖 4 所 示 經(jīng) 圖 像 場(chǎng) 景 梯 度 原 理 劃 分 對(duì) 采 摘 域 與 附 加 域 逐 一 分 割 提 取 獲 取 相 應(yīng) 的 目 標(biāo) 值 及 采 摘 區(qū) 域 圖 4 V R 場(chǎng) 景 下 采 摘 機(jī) 器 人 目 標(biāo) 識(shí) 別 與 算 法 核 心 流 程 簡(jiǎn) 圖 F i g 4 C o r e f l o w d i a g r a m o f t a r g e t r e c o g n i t i o n a n d a l g o r i t h m o f t h e p i c k i n g r o b o t i n V R s c e n e 采 摘 機(jī) 器 人 協(xié) 同 部 件 軌 跡 規(guī) 劃 與 控 制 結(jié) 構(gòu) 如 圖 5 所 示 建 立 采 摘 機(jī) 器 人 位 姿 坐 標(biāo) 系 并 將 采 摘 部 件 的 采 摘 關(guān) 節(jié) 角 度 動(dòng) 態(tài) 微 觀 變 化 作 為 監(jiān) 控 空 間 位 姿 的 核 心 參 數(shù) 之 一 經(jīng) 控 制 指 令 實(shí) 現(xiàn) 采 摘 機(jī) 器 人 運(yùn) 動(dòng) 部 件 的 路 徑 優(yōu) 化 與 高 效 化 避 障 作 業(yè) 圖 5 采 摘 機(jī) 器 人 協(xié) 同 部 件 軌 跡 規(guī) 劃 與 控 制 結(jié) 構(gòu) 簡(jiǎn) 圖 F i g 5 S t r u c t u r e d i a g r a m o f t h e t r a j e c t o r y p l a n n i n g a n d c o n t r o l o f c o l l a b o r a t i v e p a r t s o f t h e p i c k i n g r o b o t 依 據(jù) 采 摘 模 型 算 法 及 軌 跡 控 制 機(jī) 理 采 摘 協(xié) 同 作 業(yè) 在 V R 場(chǎng) 景 下 的 運(yùn) 動(dòng) 控 制 精 準(zhǔn) 度 輸 入 bo o l D i s pl a y P i c ki ng R o bo t 程 序 核 心 代 碼 如 下 v s N o de m y N o de i f m y N o de m c a i z h a i z u D o f s e t R o t a t e H i 4 t r ue e l s e pr i nt f no c a i z ha i D O F no de v o i d m y A pp o nK e y I nput 6 9 1 2 0 2 0 年 1 2 月 農(nóng) 機(jī) 化 研 究 第 1 2 期 V R W i n do w K e y k e y i nt m o d c a s e V R W i nd o w K E Y z i f D e m o T y p e 1 P i c ki ng R o bo t S t a r t t r ue P i c ki ng M o v e St a r t t r ue c a s e V R W i nd o w K E Y x i f D e m o T y p e 1 P i c ki ng R o bo t S t a r t f a l s e P i c ki ng M o v e St a r t f a l s e 由 此 調(diào) 用 函 數(shù) D i s pl a y P i c ki n g R o bo t 與 D i s pl a y P i c k i n g M o v e 依 照 預(yù) 設(shè) 采 摘 軌 跡 運(yùn) 作 3 V R 場(chǎng) 景 采 摘 協(xié) 同 作 業(yè) 試 驗(yàn) 3 1 條 件 設(shè) 置 進(jìn) 行 基 于 V R 場(chǎng) 景 設(shè) 計(jì) 的 采 摘 機(jī) 器 人 部 件 協(xié) 同 作 業(yè) 試 驗(yàn) 選 擇 懸 掛 葡 萄 為 研 究 對(duì) 象 設(shè) 置 同 等 的 周 邊 采 摘 作 業(yè) 場(chǎng) 景 采 摘 機(jī) 器 人 各 運(yùn) 動(dòng) 執(zhí) 行 部 件 進(jìn) 行 采 摘 定 位 夾 持 托 扶 剪 切 等 關(guān) 鍵 動(dòng) 作 依 照 圖 6 所 示 的 流 程 通 過 C S 遠(yuǎn) 程 與 服 務(wù) 器 通 訊 模 塊 的 結(jié) 合 針 對(duì) 關(guān) 鍵 參 數(shù) 進(jìn) 行 采 集 處 理 與 狀 態(tài) 顯 示 以 點(diǎn) 對(duì) 點(diǎn) 傳 輸 為 通 訊 路 徑 經(jīng) 執(zhí) 行 決 策 判 定 后 傳 輸 至 采 摘 機(jī) 器 人 的 各 采 摘 部 件 形 成 協(xié) 同 精 準(zhǔn) 化 采 摘 作 業(yè) 仿 真 同 時(shí) 設(shè) 置 一 致 性 前 提 條 件 為 采 摘 作 業(yè) V R 場(chǎng) 景 保 持 一 致 性 采 摘 圖 像 提 取 距 離 信 息 保 持 相 等 性 采 摘 協(xié) 同 控 制 算 法 保 持 相 同 性 等 3 2 過 程 分 析 通 過 采 摘 機(jī) 器 人 在 作 業(yè) 場(chǎng) 景 中 的 自 適 應(yīng) 定 位 與 環(huán) 境 感 知 等 信 息 傳 輸 以 及 各 通 訊 模 塊 協(xié) 同 決 策 模 塊 與 動(dòng) 作 執(zhí) 行 模 塊 的 有 機(jī) 融 合 截 取 采 摘 機(jī) 器 執(zhí) 行 試 驗(yàn) 協(xié) 同 作 業(yè) 的 動(dòng) 作 畫 面 如 圖 7 所 示 由 圖 7 可 知 該 協(xié) 同 作 業(yè) 試 驗(yàn) 能 夠 在 不 同 的 決 策 指 令 下 實(shí) 現(xiàn) 動(dòng) 作 輸 出 較 好 地 完 成 路 徑 規(guī) 劃 和 避 障 處 理 設(shè) 計(jì) 可 行 經(jīng) 數(shù) 據(jù) 記 錄 與 處 理 得 到 基 于 V R 場(chǎng) 景 設(shè) 計(jì) 的 采 摘 機(jī) 器 人 協(xié) 同 監(jiān) 控 關(guān) 鍵 衡 量 指 標(biāo) 統(tǒng) 計(jì) 結(jié) 果 如 表 4 所 示 將 計(jì) 算 坐 標(biāo) 與 V R 協(xié) 同 采 摘 坐 標(biāo) 記 錄 對(duì) 比 可 知 整 體 定 位 誤 差 在 0 8 m m 范 圍 內(nèi) 協(xié) 同 采 摘 作 業(yè) 的 平 均 耗 時(shí) 可 控 制 在 2 2 5 s 以 下 采 摘 成 功 率 為 9 4 5 以 上 各 控 制 指 標(biāo) 符 合 作 業(yè) 要 求 且 采 摘 動(dòng) 作 協(xié) 調(diào) 試 驗(yàn) 可 行 圖 6 基 于 V R 場(chǎng) 景 的 采 摘 機(jī) 器 人 系 統(tǒng) 協(xié) 同 通 訊 框 架 簡(jiǎn) 圖 F i g 6 S k e t c h d i a g r a m o f c o o p e r a t i v e c o m m u n i c a t i o n f r a m e w o r k o f p i c k i n g r o b o t s y s t e m b a s e d o n V R s c e n e 圖 7 基 于 V R 場(chǎng) 景 設(shè) 計(jì) 的 采 摘 試 驗(yàn) 協(xié) 同 作 業(yè) 簡(jiǎn) 圖 F i g 7 P i c k i n g e x p e r i m e n t c o l l a b o r a t i v e o p e r a t i o n s k e t c h b a s e d o n V R s c e n a r i o d e s i g n 7 9 1 2 0 2 0 年 1 2 月 農(nóng) 機(jī) 化 研 究 第 1 2 期 表 4 基 于 V R 場(chǎng) 景 設(shè) 計(jì) 的 采 摘 機(jī) 器 人 協(xié) 同 作 業(yè) 試 驗(yàn) 數(shù) 據(jù) 統(tǒng) 計(jì) T a b l e 4 D a t a s t a t i s t i c s o f c o o p e r a t i v e o p e r a t i o n e x p e r i m e n t o f p i c k i n g r o b o t b a s e d o n V R s c e n e d e s i g n 序 號(hào) 采 摘 計(jì) 算 坐 標(biāo) m m V R 協(xié) 同 采 摘 位 置 m m 定 位 誤 差 m m 平 均 耗 時(shí) s 采 摘 成 功 率 1 4 1 8 1 6 8 2 5 5 4 2 1 1 7 2 2 6 3 3 4 8 2 0 5 9 5 1 2 4 2 5 1 8 0 2 6 1 4 1 9 1 8 8 2 5 7 6 8 4 2 1 8 9 6 8 3 4 3 2 1 8 4 2 7 3 4 3 7 1 8 8 2 7 9 5 4 6 1 9 8 9 4 6 4 4 2 0 1 7 5 2 4 3 4 1 7 1 8 1 2 5 0 3 6 7 2 0 1 9 4 8 5 4 4 0 1 9 1 2 8 5 4 4 7 1 9 6 2 7 7 7 5 8 1 8 9 9 5 3 6 4 2 8 1 7 6 2 5 4 4 3 4 1 8 2 2 4 7 6 6 7 2 2 5 9 5 1 4 結(jié) 論 1 在 充 分 理 解 采 摘 機(jī) 器 人 作 業(yè) 功 能 要 求 及 V R 設(shè) 計(jì) 理 念 的 基 礎(chǔ) 上 搭 建 V R 場(chǎng) 景 采 摘 作 業(yè) 平 臺(tái) 以 協(xié) 同 控 制 為 主 線 設(shè) 計(jì) 該 場(chǎng) 景 下 的 采 摘 機(jī) 器 人 系 統(tǒng) 2 仿 真 試 驗(yàn) 表 明 理 論 計(jì) 算 定 位 與 實(shí) 際 仿 真 誤 差 小 于 8 m m 機(jī) 器 人 協(xié) 同 采 摘 的 作 業(yè) 耗 時(shí) 平 均 維 持 在 2 06 s 成 功 率 符 合 作 業(yè) 要 求 最 大 可 達(dá) 到 9 6 8 設(shè) 計(jì) 可 行 3 通 過 采 摘 對(duì) 象 及 周 邊 場(chǎng) 景 圖 像 獲 取 處 理 多 功 能 傳 感 器 技 術(shù) 的 有 效 融 合 最 大 限 度 設(shè) 計(jì) 出 布 局 結(jié) 構(gòu) 緊 湊 的 V R 采 摘 場(chǎng) 景 確 保 采 摘 部 件 的 柔 韌 度 與 協(xié) 同 性 在 預(yù) 設(shè) 采 摘 路 徑 程 序 規(guī) 劃 下 模 擬 自 適 應(yīng) 避 障 采 摘 動(dòng) 作 實(shí) 現(xiàn) 成 功 采 摘 可 為 類 似 農(nóng) 機(jī) 化 設(shè) 備 的 開 發(fā) 與 優(yōu) 化 提 供 一 定 思 路 參 考 文 獻(xiàn) 1 李 敏 V R 技 術(shù) 在 采 摘 機(jī) 器 人 仿 真 系 統(tǒng) 中 的 應(yīng) 用 研 究 J 農(nóng) 機(jī) 化 研 究 2 0 1 9 4 1 5 1 9 7 2 0 1 2 王 玉 晶 基 于 虛 擬 現(xiàn) 實(shí) 技 術(shù) 的 馬 鈴 薯 收 獲 機(jī) 的 運(yùn) 動(dòng) 仿 真 J 農(nóng) 業(yè) 技 術(shù) 與 裝 備 2 0 1 5 6 4 6 9 3 王 迎 迎 尹 文 慶 錢 燕 等 基 于 虛 擬 現(xiàn) 實(shí) 的 拖 拉 機(jī) 遙 操 作 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì) J 江 蘇 農(nóng) 業(yè) 科 學(xué) 2 0 1 3 4 1 3 3 7 8 3 8 1 4 樊 艷 英 張 自 敏 陳 冠 萍 等 視 覺 傳 感 器 在 采 摘 機(jī) 器 人 目 標(biāo) 果 實(shí) 識(shí) 別 系 統(tǒng) 中 的 應(yīng) 用 J 農(nóng) 機(jī) 化 研 究 2 0 1 9 4 1 5 2 1 0 2 1 4 5 王 欣 伍 世 虔 鄒 謎 基 于 K i n e c t 的 機(jī) 器 人 采 摘 果 蔬 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì) J 農(nóng) 機(jī) 化 研 究 2 0 1 8 4 0 1 0 1 9 9 2 0 2 2 0 7 6 朱 忠 祥 陳 莉 李 山 山 等 基 于 虛 擬 現(xiàn) 實(shí) 的 聯(lián) 合 收 獲 機(jī) 底 盤 虛 擬 裝 配 關(guān) 鍵 技 術(shù) J 農(nóng) 業(yè) 機(jī) 械 學(xué) 報(bào) 2 0 1 3 4 4 S 2 2 6 2 2 6 7 7 胡 彬 王 超 采 摘 機(jī) 器 人 移 動(dòng) 果 實(shí) 目 標(biāo) 跟 蹤 研 究 基 于 云 存 儲(chǔ) 和 無 線 傳 感 器 網(wǎng) 絡(luò) J 農(nóng) 機(jī) 化 研 究 2 0 1 9 4 1 2 2 0 6 2 1 0 8 胡 立 教 陳 軍 朱 忠 祥 等 虛 擬 現(xiàn) 實(shí) 系 統(tǒng) 中 農(nóng) 業(yè) 裝 備 模 型 轉(zhuǎn) 換 方 法 J 農(nóng) 業(yè) 機(jī) 械 學(xué) 報(bào) 2 0 1 0 4 1 4 9 0 9 4 9 吳 義 滿 基 于 D S P 的 移 動(dòng) 采 摘 機(jī) 器 人 目 標(biāo) 識(shí) 別 視 覺 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì) J 農(nóng) 機(jī) 化 研 究 2 0 1 8 4 0 1 0 2 4 3 2 4 6 2 5 6 1 0 倪 得 晶 宋 愛 國 李 會(huì) 軍 基 于 虛 擬 現(xiàn) 實(shí) 的 機(jī) 器 人 遙 操 作 關(guān) 鍵 技 術(shù) 研 究 J 儀 器 儀 表 學(xué) 報(bào) 2 0 1 7 3 8 1 0 2 3 5 1 2 3 6 3 1 1 華 博 朱 忠 祥 宋 正 河 等 基 于 虛 擬 現(xiàn) 實(shí) 的 拖 拉 機(jī) 試 驗(yàn) 場(chǎng) 景 建 模 技 術(shù) 研 究 J 農(nóng) 機(jī) 化 研 究 2 0 1 0 3 2 3 4 1 4 4 1 2 張 建 敏 張 達(dá) 敏 陳 靜 等 農(nóng) 業(yè) 機(jī) 械 虛 擬 現(xiàn) 實(shí) 設(shè) 計(jì) 基 于 數(shù) 字 媒 體 技 術(shù) 及 人 機(jī) 工 程 學(xué) J 農(nóng) 機(jī) 化 研 究 2 0 1 1 3 3 1 2 9 4 9 7 1 3 翟 志 強(qiáng) 朱 忠 祥 杜 岳 峰 等 基 于 虛 擬 現(xiàn) 實(shí) 的 拖 拉 機(jī) 雙 目 視 覺 導(dǎo) 航 試 驗(yàn) J 農(nóng) 業(yè) 工 程 學(xué) 報(bào) 2 0 1 7 3 3 2 3 5 6 6 5 1 4 汪 應(yīng) 羅 元 成 基 于 J a v a 3 D 和 V R M L 技 術(shù) 的 采 摘 機(jī) 械 手 運(yùn) 動(dòng) 仿 真 研 究 J 農(nóng) 機(jī) 化 研 究 2 0 1 7 3 9 1 2 2 1 0 2 1 4 1 5 季 旭 全 王 君 臣 趙 江 地 等 基 于 機(jī) 器 人 與 視 覺 引 導(dǎo) 的 星 載 設(shè) 備 智 能 裝 配 方 法 J 機(jī) 械 工 程 學(xué) 報(bào) 2 0 1 8 5 4 2 3 6 3 7 2 1 6 梁 俊 娟 李 巧 君 基 于 V R 技 術(shù) 的 旋 耕 埋 草 機(jī) 功 率 檢 測(cè) 研 究 J 農(nóng) 機(jī) 化 研 究 2 0 1 9 4 1 6 2 2 4 2 2 7 2 3 2 1 7 趙 階 晨 農(nóng) 業(yè) 機(jī) 器 人 靈 巧 手 遙 操 作 虛 擬 現(xiàn) 實(shí) 實(shí) 驗(yàn) 平 臺(tái) 基 于 L a b V I E W J 農(nóng) 機(jī) 化 研 究 2 0 1 8 4 0 1 0 2 2 1 2 2 5 1 8 羅 陸 鋒 鄒 湘 軍 盧 清 華 等 采 摘 機(jī) 器 人 作 業(yè) 行 為 虛 擬 仿 真 與 樣 機(jī) 試 驗(yàn) J 農(nóng) 業(yè) 機(jī) 械 學(xué) 報(bào) 2 0 1 8 4 9 5 3 4 4 2 1 9 張 亞 楠 郝 倩 W e b 3 D 虛 擬 現(xiàn) 實(shí) 平 臺(tái) 在 收 割 機(jī) 零 部 件 設(shè) 計(jì) 中 的 應(yīng) 用 J 農(nóng) 機(jī) 化 研 究 2 0 1 9 4 1 4 2 3 3 2 3 7 2 0 周 毛 等 基 于 雙 目 視 覺 的 農(nóng) 業(yè) 采 摘 機(jī) 器 人 控 制 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì) 研 究 D 青 島 青 島 理 工 大 學(xué) 2 0 1 8 8 9 1 2 0 2 0 年 1 2 月 農(nóng) 機(jī) 化 研 究 第 1 2 期 C o l l a b o r a t i v e O p e r a t i o n A n a l y s i s o f t h e P i c k i n g R o b o t B a s e d o n V R S c e n e D e s i g n C h e ng Y a nz h e n J i y u a n V o c a t i o n a l a nd T e c h n i c a l C o l l e g e J i y ua n 4 5 9 0 0 0 C hi na A b s t r a c t I n o r d e r t o f u r t he r i m pr o v e t he v i s i bi l i t y a nd e f f i c i e nc y o f t he c o o pe r a t i v e o pe r a t i o n o f pi c ki ng r o bo t t he V R d e s i g n c o nc e pt a n d t he p i c ki ng m a c h i n e w e r e c o m bi ne d t o s t udy t h e c o o p e r a t i v e o pe r a t i o n o f p i c k i n g r o bo t i n V R s c e n a r i o C o n s i de r i ng t he b a s i c c o nd i t i o ns s u c h a s e nv i r o nm e n t a l i nf o r m a t i o n pl a nt i m a g i ng a nd dy na m i c i nt e r a c t i o n f unc t i o n t he n b a s e d o n t he m o v e m e n t m e c h a n i s m o f e a c h pa r t o f t he pi c ki ng r o b o t t h e V R s c e ne o f t h e pi c ki ng r o bo t w a s bui l t T h e pi c ki n g s y s t e m w a s di v i d e d i nt o s e v e r a l s u bs y s t e m s t o r e a l i z e t he p i c k i ng o pe r a t i o n a n d a dj us t t h e p a t h T he V R s c e ne p i c k i ng o pe r a t i o n e x p e r i m e n t w a s c a r r i e d o ut u nd e r t he s u ppo r t o f da t a m o de l a nd kno w l e dg e T he e x pe r i m e n t s ho w e d t ha t t h e e r r o r be t w e e n t h e o r e t i c a l c a l c u l a t i o n a n d a c t ua l s i m ul a t i o n w a s c o n t r o l l e d w i t hi n 0 8 m m t hr o ug h s y s t e m c o o pe r a t i v e p e r c e p t i o n a n d c o r e a l g o r i t hm c o nt r o l u n de r t h e c o n d i t i o n o f f r e e do m c o o r di na t i o n o bj e c t a nd po s i t i o n c l o s e d l o o p c o n t r o l T h e r o b o t c o o p e r a t i v e p i c k i n g c o ul d t a ke t h e s h o r t e s t t i m e o f 1 8 9 s a nd t he a v e r a g e t i m e w a s 2 0 6 s T he s u c c e s s r a t e o f pi c ki n g a l s o c o ul d r e a c h 9 6 8 a n d t he de s i g n w a s f e a s i b l e T he o v e r a l l c o o p e r a t i v e o pe r a t i o n a na l y s i s o f p i c ki ng r o bo t un d e r V R s c e na r i o d e s i g n e n s u r e d t he f l e x i bi l i t y a nd c o o r di n a t i o n o f pi c k i n g r o bo t o p e r a t i o n a nd w o ul d be a g o o d r e f e r e nc e v a l ue f o r i m pr o v i n g t h e s t r uc t u r e o f p i c k i n g r o bo t pa r t s a nd v i s u a l i z a t i o n de v e l o p m e nt o f t he s i m i l a r a g r i c u l t ur a l m e c h a ni z a t i o n e qui pm e nt K e y w o r d s pi c k i ng r o bo t c o o pe r a t i v e o p e r a t i o n V R de s i g n c l o s e d l o o p c o n t r o l 上 接 第 1 93 頁 A b s t r a c t I D 100 3 18 8 X 2 02 0 1 2 018 8 E A V i s u a l A n a l y s i s S y s t e m o f T r a c k D a t a o f H a r v e s t e r B a s e d o n B S A r c h i t e c t u r e J i a n g N a n M a J i a n g t a o Z h e n g Y ua npa n Sc h o o l o f C o m put e r a nd C o m m un i c a t i o n E ng i n e e r i ng Z h e ng z h o u U ni v e r s i t y o f L i g h t I nd u s t r y Z he n g z ho u 4 5 0 0 0 2 C hi n a A b s t r a c t I n o r d e r t o i m p r o v e t h e m a n a g e m e nt l e v e l o f ha r v e s t e r d i s pa t c hi ng s y s t e m a nd t he e f f i c i e nc y o f a g r i c u l t u r a l m a c hi n e r y d i s pa t c hi ng i t i nt r o d uc e d B S a r c hi t e c t ur e a n d v i s u a l i z a t i o n a na l y s i s t e c hn o l o g y i n t o t he d e s i g n o f t h e di s p a t c hi ng s y s t e m U s e r s c a n d i r e c t l y v i e w t he t r a j e c t o r y d a t a o f r e m o t e ha r v e s t e r t hr o u g h br o w s e r w hi c h i m pr o v e s t he que r y a nd v i s ua l i z a t i o n l e v e l o f t h e di s pa t c hi n g s y s t e m T h e i m pr o v e d d i s pa t c hi ng s y s t e m c a n r e a l t i m e di s pl a y t he o p e r a t i o n dy na m i c s a nd t r a j e c t o r y o f t he ha r v e s t e r A g r i c ul t u r a l m a c h i n e r y m a n a g e r s c a n pl a n t h e o pe r a t i o n