《蔬菜苗間鋤草的苗草信息獲取及視覺伺服控制研究》是依託中國農業大學，由張俊雄擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：蔬菜苗間鋤草的苗草信息獲取及視覺伺服控制研究
- 依託單位：中國農業大學
- 項目負責人：張俊雄
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
農田雜草是農業生態系統中的一個組成部分，長期的化學除草對作物、土壤、食品及水源造成污染。蔬菜種植中的苗間鋤草耗費勞動力大，成本高，探索自動化苗間鋤草技術是目前現代農業亟待解決的問題。本項目以機器視覺技術和機械手自動控制為基礎手段，針對大田生菜種植的苗間機械化鋤草中的高密度苗間雜草圖像識別方法、苗草圖像動態獲取、鋤草機械手伺服控制問題展開研究。建立苗草不同波長光的反射和偏振模型，最佳化光照環境與苗草圖像目標對比度的關係，建立田間立體光照圖像動態採集系統，突破自然光照環境下作物信息動態獲取的局限。基於光度立體法的準三維圖像重建和目標自相似的分形理論，形成一種新的高效的苗草識別方法。探索苗草位置信息與鋤草機械手之間的伺服控制機理，建立多信息反饋的閉環控制模型。突破苗草識別和鋤草控制的技術屏障，促進精準苗間鋤草的自動化進程，同時也為田間作業機器人的發展提供有益的參考。
結題摘要
苗草信息獲取及視覺伺服控制是苗間鋤草機器人的關鍵技術。鋤草機器人利用機器視覺技術獲取作物苗草信息，伺服控制鋤刀運動，實現鋤草護苗。本項目解決的核心科學技術問題是：高速運動中苗間鋤草及護苗。該問題的解決是實現高效中耕鋤草的關鍵，是農業機器人走出實驗室，進入田間作業的基礎。本項目研究了（1）田間苗草信息獲取系統構建；（2）苗草識別定位方法；（3）苗間鋤草機械手設計與運動軌跡規劃；（4）智慧型鋤草視覺伺服控制技術。所取得的成果和創新性體現在：（1）突破高速運動狀態下田間鋤草視覺伺服控制技術問題：研究了基於機器視覺苗草識別定位方法，以及末端鋤草機械手位置、速度、方位角控制與信息反饋技術，建立拖拉機前進速度、苗草當前位置與鋤草機械手速度、方位的視覺伺服關係，實現有效鋤草護苗。在機器視覺苗草定位、視覺伺服精度方面獲得創新性成果。（2）解決苗間鋤草、護苗運動軌跡最佳化設計問題：研究了不同田間工況環境下兩種鋤草機械手的苗間鋤草運動軌跡規劃模型，研發了直線和曲線軌跡規划算法，有效實現了護苗鋤草。項目實施期間，進行了大量的理論分析和試驗，累計投入人力10人。項目組發表學術論文6篇，其中5篇已被EI檢索。申報發明專利5項，其中2項已授權。登記軟體著作權1項。研究成果對突破苗草識別和鋤草控制的技術屏障，促進精準苗間鋤草的自動化進程，具有一定的促進作用，同時也為田間作業機器人的發展提供有益的參考。
