温室采摘机械臂的研究与应用现状及展望.pdf

宁夏农林科技 Ningxia Journal of Agri and Fores Sci Pick Agriculture Greenhouse 13 65卷08期 图3 四轮底盘 图2 气动柔性机械爪抓取草莓 图1 移动机器人平台 MRP 表1 近年来为草莓采摘设计的采摘机械臂 作物 使用的 机械臂 自由度 末端执行器 试验结果 发明人 草莓 Ur3e 6 气动柔性 机械爪 成功率78 破损率23 RENGQ等 2 草莓 DensoVS 6556G 6 吸盘 电热丝切刀 成功率86 平均时间31 3s 冯青春等 3 5 草莓 MitsubishiRV 2AJ 5 包覆式机械手 成功率53 6 平均时间7 5s YAX等 6 7 草莓 Noronn 3 包覆式机械手 高精度模式89 2 89 9 高密度模式98 9 GEYY等 8 9 草莓 Octinion 6 柔性机械手 平均时间4s PRETERAD等 10 的生长状态并无损地收获成熟的草莓 开发了一种 基于规则的草莓生长场景分类算法 提高了收获效 率 使用YOLOv4 tiny模型进行草莓的成熟度检测 该模型通过深度学习算法 结合RGB和深度图像 计算每个草莓的三维位置 成熟草莓的平均检测精度 达到了96 4 并使用气动柔性机械爪 图1 图2 通过拖动和旋转动作来采摘草莓 成功率为78 损 坏率为23 冯青春等 3 5 于2012年设计了一款专门用于采收 温室内高架栽培草莓的机械臂 采用声纳导航的四轮 底盘和6自由度双目视觉机械臂 图3 图4 开发了 一款吸附果实 抓取和电热丝切割果梗的无损末端执 行器 在试验中自动识别100个成熟草莓目标 成功 采摘率为86 平均每次采摘操作耗时31 3s 单次 操作时间较长 针对该机械臂的一些缺陷 冯青春等 3 5 又于2019年进行了改进 采用了远近结合视野技术 远视摄像头识别成熟的草莓并获取其位置 近视摄像 头用于准确定位果柄的切割点 重新开发了一套使用 两指抓握果梗 并使用上方切割器切断果梗 全程无 需接触果实 最大限度保护了果实的完整 在试验中 改进后的机器人成功采摘率为84 平均每个草莓的 采摘时间为10 7s 立体摄像机 柔性机械爪 机械臂 工控机 采集筐 移动底盘 刘天鸿 等 温室采摘机械臂的研究与应用现状及展望14 65卷08期 刘天鸿 等 温室采摘机械臂的研究与应用现状及展望 图7 6自由度樱桃番茄采摘机械臂 图4 6自由度双目视觉机械臂 图6 6自由度机械臂 图5 5自由度草莓采摘机械臂 YA X等 6 7 设计了一款基于Thorvald 底盘的 5自由度草莓采摘机械臂 图5 使用RGB D相机和 颜色阈值算法快速检测和定位成熟草莓 开发了一款 机械手 6个覆盖手指可以同时打开 形成1个封闭 的环 从下方 吞下 草莓 然后将茎推到切割区域切 断果梗的末端执行器 在试验中采摘单个草莓的平均 采摘周期为7 5s 成功率为53 6 包括损坏的成功 率为59 0 GE Y Y等 8 9 在温室中使用深度学习和计算机 视觉技术 精确确定了机械臂和夹持器应用中的三维 水果位置 在各种相机类型中 飞行时间相机在精确 3D表示方面表现更佳 研究人员调查了7种水果定 位方法 发现从2D图像和深度信息推导3D盒子的 方法速度更快 效果更好 为选择适用于采摘小尺寸 样本的相机和末端执行器提供了依据 PRETER A D等 10 开发了一款专门用于采摘高 架草莓的6自由度机械臂 图6 RGB摄像头通过分 析颜色 来确定草莓位置 并使用柔性机械手自下而 上采摘高架草莓 该机械臂的样机能够在4s内采摘 草莓 1 2 番茄采摘机械臂 由表2知 GAO J等 11 设计了一款安装在轨道上 的6自由度樱桃番茄采摘机械臂 图7 开发了一种 气动控制的尼龙机械指 集成了指状夹持器 旋转 和伸缩气缸 RGB D相机等 对比了伸缩和旋转两 种采摘方式 发现旋转方法在施加力和干扰方面优于 伸缩的方法 为设计末端执行器提供了借鉴 在试验 中采摘单个樱桃番茄的平均循环时间为6 4s 不同方 向采摘樱桃番茄的采摘成功率分别为84 右 83 3 后 79 8 左 和69 4 前 失误原因主要 是碰撞和定位误差 机械手 机械臂 采集筐 Thorvald 平台 RGB D相机 电脑 机械臂控制器 红外传感 控制器 机械手 控制器 15 65卷08期刘天鸿 等 温室采摘机械臂的研究与应用现状及展望 图8 人形机器人 图9 番茄采摘商用机械臂 表2 近年来为番茄采摘所设计的机械臂 作物 使用的机械臂 自由度 末端执行器 试验结果 发明人 番茄 AUBOi5 6 气动控制尼龙机械指 平均时间6 4s 最高成功率84 右 最低成功率69 4 前 GAOJ等 11 番茄 Ur5 6 三爪机械手 平均速度23s YAGUCHIH等 12 番茄 HRP2W 7 特制剪刀 验证了人形机器人 采摘的可行性 CHENXY等 13 番茄 Motoman 6 吸盘 机械爪 吹气电磁阀 交替模式70 复合模式83 3 刘继展等 14 16 番茄 DENSOVS 6556G 6 夹剪一体式 采摘成功率83 平均时间8s FENGQC等 18 19 番茄 6 柔性机械爪 第一次成功率86 第二次成功率96 于丰华等 20 YAGUCHI H等 12 使用ur5机械臂和PS4双目摄 像机 末端执行器采用三爪式机械手 通过抓取 旋转 和伸缩的方式来摘取果实 最终每次的采摘速度达到 23s 同课题组的CHEN X Y等 13 使用HRP2W人形 机器人 图8 在头部和手部都安装了RGB D相机 且双手都采用了7自由度机械臂并配备特制剪刀 能 够同时剪切和抓取番茄 但目前还不能实现全自动化 运行 该研究验证了人形双臂采收机器人的可行性 刘继展等 14 16 通过集成自设计的末端执行器和 Motoman商业机械臂 图9 实现番茄采摘机器人的 手臂协调控制 末端执行器通过吸盘和机械爪来分离 和固定目标番茄再用吹气电磁阀吹气分离果实 试验 结果表明 交替模式和复合模式的采摘成功率分别为 70 0 和83 3 同团队的LI Z G等 17 对Motoman sv3x 机械臂以及3自由度的机械爪式末端执行器进行了 运动学分析 确定了此类机械臂能够在温室内高效地 进行采摘任务 冯青春等 18 19 用能在地面和轨道上移动的轨道车 作为其载体 集成了一个5自由度机械臂 图10 采 用视觉伺服单元识别和定位成熟的果实 并根据果实 的机械特性设计了抓剪一体式末端执行器 以实现抓 取和分离 通过田间试验对新研制的机器人进行了性 能评估 结果显示其成功采摘率为83 单次成功采 摘周期为8s 于丰华等 20 用麦克纳姆轮全向移动平台作为机 器人的移动底盘 采用由Raspberry Pi 4B控制器驱动 的深度相机作为成熟番茄的识别装置 并在底盘上平 台安装风力补偿风机用于提高被叶片遮挡的番茄识 别率 设计了一种附有薄膜压力传感器的柔性手爪可 以精准控制采摘力度防止番茄损伤 在试验中第1次 采摘成功率为86 第2次成功率为96 16 65卷08期 刘天鸿 等 温室采摘机械臂的研究与应用现状及展望 图12 基于升降底盘的采摘机械臂 表3 温室中其他作物的采摘机械臂 作物 使用的机械臂 自由度 末端执行器 试验结果 发明人 甜椒 Ur5 6 吸盘 振动刀片 成功率76 5 LEHNERTC等 21 甜椒 FanucLRMate200iD 6 机械爪 振动刀片 平均速度24s ARADB等 22 黄瓜 MitsubishiRV E2 7 夹持器和吸盘 热切割装置 成功率80 平均时间45s VANHENTENEJ 等 23 24 黄瓜 4 柔性机械爪 切刀 成功率85 平均时间28 6s 纪超等 25 26 树莓 Ur5 6 硅胶夹持器 采摘成功率80 KAIJ等 27 茄子 4 机械爪 成功率89 平均时间37 4s 宋健等 28 29 图10 轨道车载体的机械臂 图11 辣椒采摘机械臂 1 3 其他温室作物采摘机械臂 由表3知 CLEHNERT等 21 采用UR5机械臂与 自制真空夹持器进行融合 使用振动刀片进行柄切 割 实现辣椒采摘 图11 该研究通过一种新的磁解 耦机制 使抓取和切割操作可以独立进行 提高了操 作的灵活性 试验中成功率达到了76 5 ARAD B 等 22 设计了一款使用升降底盘将手臂定位在作业区域 的采摘机械臂 图12 其末端执行器集成了RGB D 相机 LED照明 六指机械爪 振动刀片 在试验中采 收平均时间24s 采摘成功率为61 早些年荷兰的VAN HENTEN E J等 23 24 对黄瓜 采摘机械臂进行研究 采用1个自主移动平台 7自由 度机械臂 末端执行器和两个视觉系统 末端执行器 采用热切割的方式通过高频电流切割黄瓜的茎 防止 病毒在植物间传播 在温室测试中 机器人成功率为 80 平均每45s采摘1根黄瓜 近些年国内的纪超 等 25 26 设计了一款4自由度搭载辅助光源的黄瓜采摘 机械臂 末端执行器使用柔性抓手和不锈钢切刀 试验 中采摘成功率达85 平均采摘时间为28 6s KAI J等 27 提出了一种传感物理模拟器 用于在 实验室中训练机器人采摘树莓 无需依赖季节性田间 测试 该系统由6自由度机械臂和由Dynamixel电机 驱动的硅胶夹持器组成 通过模拟机器人与易碎水果 的交互 提高了抓握性能 在温室树莓试验中取得了 80 的成功率 该方法减少了对成本较高的田间试验 的依赖 为训练采摘机器人提供了新的思路 RGB D相机 末端 执行器 UR5机械 臂和抬升 机构 定制移 动底盘 17 65卷08期刘天鸿 等 温室采摘机械臂的研究与应用现状及展望 宋健等 28 29 早些年开发了一个具有4自由度的茄 子采摘机械臂 采用基于直方图的固定双阈值法对 G B灰度图像进行分割 提取果实目标的特征 如轮 廓 面积 质心等 在试验中单摄像头测距误差在18mm 以内 抓取成功率为89 平均耗时37 4s 2 难点及关键技术 目前采摘机械臂面临着几个主要难点 如何精 准识别果实 在复杂的种植环境中分辨果实与背景的 差异 末端夹具的设计也是一个关键难点 必须确 保在采摘过程中不损伤果实 同时具备足够的灵活性 和适应性 2 1 目标识别技术 果实的目标识别技术是采摘机械臂的关键 视觉 信息的准确 快速获取意味着识别和定位的准确性 能够为果实采摘奠定基础 自然环境中的果实普遍存 在着因果实重叠 30 31 果实被叶片和枝条遮挡 32 光照 变化 33 从而导致图像不清晰的情况 34 根据颜色特征 的不同 采摘对象可以分为显著色差系果蔬和近色系 果蔬 显著色差果蔬的果实颜色与背景叶片有明显差 异 如番茄和草莓 色彩差异是区分果实和背景的重 要依据 对于近色系果蔬 如黄瓜和西瓜 果实在成熟 期与背景叶片的颜色差异不明显 难以通过颜色特征 识别果实 在可见光波段之外 寻找果实与背景叶片 之间存在显著反射特性差异的光谱波段是识别近色 系果蔬的重要途径 35 2 1 1 国内研究现状 纪超等 35 36 研究了基于颜色和形态特征的草莓采 摘信息获取方法 并对草莓果实采摘信息获取方法进 行了试验 结果表明草莓识别成功率为94 2 采摘点 定位准确率为93 通过研究立体种植模式下小型西 瓜果实 茎 叶片的光谱反射特性差异 开发了基于近 红外图像的小型西瓜釆摘信息获取方法 识别成功率 达86 冯青春等 37 38 对如何提高果实的目标识别率 进行了大量研究 提出了一种基于高动态范围成像技 术的番茄植株图像色彩校正方法 以克服复杂自然光 照条件对作业对象色彩稳定呈现的客观限制 对番茄 植株主茎动态跟踪和立体测量方法进行了研究 提高 了对叶 果和花等目标的搜索效率 39 针对黄瓜采摘 机器人远景定位精度不高以致切伤果实和茎蔓的问 题 设计了一种基于机器视觉具有空间位置反馈功能 的末端执行器 采用远近景组合闭环定位方法对采摘 目标进行闭环定位 解决了采摘机器人一次远景定位 误差较大的问题 40 袁挺等 41 基于近红外图像的黄瓜 果实与茎叶的信息表达方法 分析了黄瓜采摘深度 图像信息的特点 有效实现了近色系生物信息的图 像识别 GUAN Z X等 42 提出了一种方法 利用YOLOv5 来确定番茄与果梗之间的位置关系 从而减少需要关 注的果梗区域 接着 将果梗边缘框的中心确定为采 摘点 虽然空间约束提高了识别的准确性 但对于过 短或被覆盖的茎仍然难以识别 MIAO Z H等 43 结合 了传统的图像处理技术和YOLOv5网络 并通过茎 ROI的空间约束来提升番茄和茎的识别精度 最终 采摘位置的平均偏差达到了2mm 但在复杂光照和 背景干扰下 茎的识别准确率较低 BAI Y H等 44 提 出了一种基于机器学习的图像分析算法 用于在复杂 环境中自动识别和定位成簇番茄的采摘点 研究将 Hough圆检测 空间对称样条插值法 支持向量机 SVM 算法结合使用 实现了在复杂环境中对簇生番 茄的准确识别和采摘点定位 但所有的番茄图像都在同 一天和同一场景下拍摄 结构相似 算法的鲁棒性需要 在不同阶段或地区的更多样本上验证 MAO S H等 45 提出了一种基于多路径卷积神经网络 MPCNN 颜色 成分选择和支持向量机 SVM 的黄瓜识别方法 该方 法的正确识别率超过90 误识别率低于22 正确 与错误识别比率超过4 表现出良好的识别效果 但 在叶片遮挡的情况下仍需进一步优化 2 1 2 国外研究现状 国外对于果实目标识别方法的研究较少 LEHNERT C等 46 使用Kinect Fusion算法结合RGB D 数据进行场景注册 通过颜色分割和聚类提取甜椒的 准确表示 并通过非线性最小二乘法拟合超椭球体来 估计甜椒的6DOF姿态 未来的改进方向包括利用 Kinect Fusion提供的额外信息进行碰撞规避 以及优 化摄像头轨迹以获取初始点云 BENAVIDES M等 47 提 出一种使用计算机视觉来定位番茄果柄的技术 解决 番茄和果柄的自动检测和定位问题 以便机器人能够 准确采摘 但需要进一步研究以提高系统的鲁棒性和适 应性 并将其应用于不同类型的采摘机器人 TSOU LIAS N等 48 使用LiDAR激光扫描仪 通过几何和辐射 特征来检测苹果 提出的方法在苹果检测和大小估计 方面表现出高精度 但在叶子遮挡的情况下 检测精度 可能受到影响 需要进一步优化算法以提高在复杂环 境中的鲁棒性 18 65卷08期 刘天鸿 等 温室采摘机械臂的研究与应用现状及展望 2 2 末端执行器 末端执行器是采摘机械臂进行最终操作的部件 对于不同形状不同硬度的果实需要进行针对性设计 在保证不损伤果实的前提下尽可能地简化结构来提 升采摘效率 49 目前主流的末端执行器通常采用吸盘 或柔性机械爪固定果实 再用刀片或者热切割的方式 进行果实与果柄的分离 也有直接使用机械爪通过拽 拉 扭拧 弯折等方式直接分离果实 但这对果实的形 状以及硬度要求较高 所以应用较少 刘继展等 50 对于番茄采摘的末端执行器进行了 大量研究 开发了一款装置 配置了真空吸持装置 机 械爪固定装置和由光纤激光器 聚焦透镜等构成的果 梗激光切割装置 并以此为平台先后开展了番茄表面 特性和夹持碰撞 51 54 果梗激光切割 55 真空吸持拉动 建模与控制 16 56 等研究 冯青春等 18 设计了一款充气 套筒番茄采摘末端执行器 先用套筒固定果实 然后 套筒充气形成气垫 最后进行旋转分离 能够在不损 伤果实的情况下分离番茄 LUO Y等 57 基于番茄的特 性 设计了一款硅胶柔性机械爪 通过视觉识别番茄 直径并控制柔性机械爪开合程度 确保不会对不同直 径的番茄造成损伤 钱少明等 58 对黄瓜的抗压特性 表面摩擦系数和果柄切断阻力进行了研究 为设计末 端执行器提供了基础数据 并设计了一种集成了气动 抓持器和切割器的末端执行器 在试验中黄瓜抓持成 功率为90 果柄切断成功率为100 平均时间3s OKA K等 59 设计了电弧热切割系统 EATCS 和 温度弧热切割系统 TATCS 并测试了性能 在试验 中温度弧热切割系统配备0 5mm镍铬丝在1 5s内 完成收割 效果显著优于电弧热切割系统 JUN J等 60 在1个番茄采摘机器人研究中开发了一种有花纹的 吸盘 能够更好地适应番茄的圆形表面 减少对果实 的损伤 3 展望 随着越来越多的学者对采摘机械臂进行研究 采 摘机械臂的技术已经日益成熟 然而却难以真正实现 普及 绝大部分的农户仍然使用手工采摘的方式 本 文总结分析了目前采摘机械臂难以普及的几个问题 并提出了展望 3 1 降低成本 目前采摘机械臂仍是一种高精尖的产品 研发成 本 制造成本较高 2022年中国自动采摘机器人的单 价约为55 9万元 而当前农业生产以个体经营为主 如 果价格太高 就很难普及 61 且机械臂的操作者和维护 者是农民 这就要求采摘机械臂要便于操作 自动化 程度要高 且要便于维护 3 2 一机多用化 想要推进机械臂的普及还必须实现一机多用化 例如更换不同的末端执行器即可实现果实搬运 作物 病虫害监测 精准施药等 推进一机多用化其实也是 在变相地降低机械臂的成本 且对于这农业机械臂来 说季节性影响极大 这也避免了一种机械臂一年中只 使用了一小段时间而产生的资源浪费 但目前采摘机 器人技术的发展仍处于原理 结构各异的竞相探索阶 段 难以实现一机多用 这就需要学界与业界 装备与 农艺的深度结合 共同推动逐步形成一套结构标准来 实现各种零件的互通 14 3 3 多机协同化 随着农业4 0的到来 无人农场将会逐步出现 在这类农场中将会有各类的机械臂机器人进行采摘 搬运 监测 施药 药液传输等各类工作 甚至在工厂 化生产中还会进一步完成分选 清洗和包装等作业 这就需要实现多机协同作业 因此路径导航 车距控 制 信息共享 以及用于自动充电及药液传输的机械 臂接口对接控制等技术 将大大促进多机协同化的发 展 为农业4 0的到来作好准备 参考文献 1 李道亮 李震 无人农场系统分析与发展展望 J 农业 机械学报 2020 51 7 1 12 2 REN G Q WU T H LIN T et al Mobile robotics platform for strawberry sensing and harvesting within precision indoor farming systems J Journal of Field Robotics 2023 1 19 3 冯青春 郑文刚 姜凯 等 高架栽培草莓采摘机器人系 统设计 J 农机化研究 2012 34 7 122 126 4 FENG Q C WANG X ZHENG W G et al New strawberry harvesting robot for elevated trough culture Z 2012 1 8 5 FENG Q C CHEN J ZHANG M et al Design and Test of Harvesting Robot for Table top Cultivated Strawberry C 2019 WRC Symposium on Advanced Robotics and Automation WRC SARA IEEE 2019 6 YA X CHENG P GRIMSTAD L et al Development and field evaluation of a strawberry harvesting robot with a cable driven gripper J Computers and Electronics in 19 65卷08期刘天鸿 等 温室采摘机械臂的研究与应用现状及展望 Agriculture 2019 157 392 402 7 YA X GE Y Y GRIMSTAD L et al An autonomous strawberry harvesting robot Design development inte gration and field evaluation J JournalofFieldRobotics 2019 37 202 224 8 GE Y Y YA X JOHAN F P Three dimensional location methods for the vision system of strawber ry harvesting robots development and comparison J Precision Agriculture 2022 24 764 782 9 GE Y Y YA X TENORIOG L et al Fruit Localiza tion and Environment Perception for Strawberry Har vesting Robots J IEEE Access 2019 7 147642 147652 10 PRETER A D ANTHONIS J BAERDEMAEKER J D Development of a Robot for Harvesting Strawberries J Ifac papersonline 2018 51 14 19 11 GAO J ZHANG F ZHANG J X et al Development and evaluation of a pneumatic finger like end effector for cherry tomato harvesting robot in greenhouse J Computers and Electronics in Agriculture 2022 197 106879 12 YAGUCHI H NAGAHAMA K HASEGAWA T et al Development of An Autonomous Tomato Harvest ing Robot with Rotational Plucking Gripper C 2016 IEEE RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems IROS IEEE 2016 652 657 13 CHEN X Y CHAUDHARY K TANAKA Y Rea soning Based Vision Recognition for Agricultural Hu manoid Robot toward Tomato Harvesting C 2015 IEEE RSJInternationalConferenceonIntelligentRobots andSystems IROS IEEE 2015 6487 6494 14 刘继展 温室采摘机器人技术研究进展分析 J 农业 机械学报 2017 48 12 1 18 15 LIU J Z LI Z G WANG F Y et al Hand Arm Coordination for a Tomato Harvesting Robot Based on Commercial Manipulator C Proceeding of the IEEE International Conference on Robotics and Biomimetics ROBIO IEEE 2013 2715 2720 16 刘继展 番茄采摘机器人真空吸持系统分析与优化控 制研究 D 镇江 江苏大学 2010 17 LI Z G LIU J Z LI P P et al Analysis of Workspace and Kinematics for a Tomato Harvesting Robot C 2008 International Conference on Intelligent Com putation Technology and Automation icicta Ieee 2008 823 827 18 FENG Q C WANG X N WANG G H et al Design and test of tomatoes harvesting robot C 2015 IEEE International Conference on Information and Automation IEEE 2015 19 FENG Q C ZOU W FAN P F et al Design and test of robotic harvesting system for cherry tomato J International Journal of Agricultural and Biological Engineering 2018 11 96 100 20 于丰华 周传琦 杨鑫 等 日光温室番茄采摘机器人 设计与试验 J 农业机械学报 2022 53 1 41 49 21 LEHNERT C MCCOOL C SA I et al Perfor mance improvements of a sweet pepper harvesting robot in protected cropping environments J Journal of Field Robotics 2020 37 1197 1223 22 ARAD B BALENDONCK J BARTH R et al Development of a sweet pepper harvesting robot J Journal of Field Robotics 2020 37 1027 1039 23 VAN HENTEN E J HEMMING J VAN TUIJL B A J et al An Autonomous Robot for Harvesting Cucumbers in Greenhouses J Autonomous Robots 2002 13 3 241 258 24 VAN HENTEN E J VAN TUIJL B A J HEMMING J et al Field Test of an Autonomous Cucumber Pick ing Robot J Biosystems Engineering 2003 86 305 313 25 纪超 冯青春 袁挺 等 温室黄瓜采摘机器人系统研 制及性能分析 J 机器人 2011 33 6 726 730 26 冯青春 纪超 张俊雄 等 黄瓜采摘机械臂结构优化 与运动分析 J 农业机械学报 2010 41 44 48 27 KAI J PIRES C HUGHES J Lab2Field transfer of a robotic raspberry harvester enabled by a soft sensorized physical twin J Communications Engineering 2023 2 28 宋健 孙学岩 张铁中 等 开放式茄子采摘机器人设 计与试验 J 农业机械学报 2009 40 1 143 147 29 宋健 茄子采摘机器人结构参数的优化设计与仿真 J 机械设计与制造 2008 6 166 168 30 苗中华 沈一筹 王小华 等 自然环境下重叠果实图 像识别算法与试验 J 农业机械学报 2016 47 6 21 26 31 LV J D WANG Y J NI H M et al Method for discriminating of the shape of overlapped apple fruit images J Biosystems Engineering 2019 186 118 129 32 刘振宇 丁宇祺 自然环境中被遮挡果实的识别方法研 究 J 计算机应用研究 2020 37 S2 333 335 339 33 何斌 张亦博 龚健林 等 基于改进YOLOv5的夜间 温室番茄果实快速识别 J 农业机械学报 2022 53 5 201 208 20 刘天鸿 等 温室采摘机械臂的研究与应用现状及展望 34 金寿祥 周宏平 姜洪喆 等 采摘机器人视觉系统研究 进展 J 江苏农业学报 2023 39 2 582 595 35 纪超 温室果蔬采摘机器人视觉信息获取方法及样机 系统研究 D 北京 中国农业大学 2014 36 袁挺 纪超 张震华 等 基于近红外图像的温室小型 西瓜采摘信息获取技术 J 农业机械学报 2012 43 7 174 178 155 37 冯青春 王秀 李军辉 等 基于高动态范围成像的温 室番茄植株图像色彩矫正方法 J 农业机械学报 2020 51 11 235 242 38 FENG Q C CHENG et al Design of structured light vision system for tomato harvesting robot J International Journal of Agricultural and Biological Engineering 2014 7 2 19 26 39 冯青春 王秀 刘继展 等 基于视觉伺服的温室番茄 植株主茎跟踪与测量方法 J 农业机械学报 2020 5 11 221 228 40 冯青春 袁挺 纪超 等 黄瓜采摘机器人远近景组合闭 环定位方法 J 农业机械学报 2011 42 2 154 157 41 袁挺 李伟 谭豫之 等 温室环境下黄瓜采摘机器人 信息获取 J 农业机械学报 2009 40 10 151 155 42 GUAN Z X LI H ZUO Z J et al Design a Robot System for Tomato Picking Based on YOLO v5 J Ifac papersonline 2022 55 166 171 43 MIAO Z H YU X Y LI N et al Efficient tomato harvesting robot based on image processing and deep learning J Precision Agriculture 2022 24 254 287 44 BAI Y H MAO S H ZHOU J et al Clustered tomato detection and picking point location using machine learning aided image analysis for automatic robotic harvesting J Precision Agriculture 2022 24 727 743 45 MAO S H LI Y H MA Y et al Automatic cu cumber recognition algorithm for harvesting robots in the natural environment using deep learning and multi feature fusion J Computers and Electronics in Agriculture 2020 170 105254 46 LEHNERT C SA I MCCOOL C et al Sweet pep per pose detection and grasping for automated crop harvesting C 2016 IEEE International Conference on Robotics and Automation ICRA IEEE 2016 47 BENAVIDES M CANTON GARBINM SANCHEZ MOLINA J A et al Automatic Tomato and Pe duncle LocationSystemBasedonComputerVisionforUse in Robotized Harvesting J Applied Sciences 2020 10 5887 48 TSOULIAS N PARAFOROS D S XANTHOPOU LOS G et al Apple Shape Detection Based on Geo metric and Radiometric Features Using a LiDAR Laser Scanner J Remote Sensing 2020 12 2481 49 李国利 姬长英 翟力欣 果蔬采摘机器人末端执行器 研究进展与分析 J 中国农机化学报 2014 35 5 231 236 240 50 刘继展 李萍萍 李智国 番茄采摘机器人末端执行器 的硬件设计 J 农业机械学报 2008 3 109 112 51 刘继展 白欣欣 李萍萍 番茄果实蠕变特性表征的 Burger s修正模型 J 农业工程学报 2013 249 255 52 刘继展 白欣欣 李萍萍 等 果实快速夹持复合碰撞模 型研究 J 农业机械学报 2014 45 4 49 54 172 53 刘继展 李萍萍 李智国 等 面向机器人采摘的番茄 力学特性试验 J 农业工程学报 2008 24 12 66 70 54 李智国 刘继展 李萍萍 机器人采摘中番茄力学特性 与机械损伤的关系 J 农业工程学报 2010 26 5 112 116 55 刘继展 徐秀琼 李萍萍 果实采摘中果梗激光切割分 析与实验 J 农业机械学报 2014 45 1 59 64 56 刘继展 李萍萍 倪齐 等 番茄采摘机器人真空吸盘装置 设计与试验 J 农业机械学报 2010 41 10 170 173 184 57 LUO Y WANG J Z XING J H et al Design of a Flexible End Effector for a Tomato Harvesting Robot C 2023 IEEE International Conference on Unmanned Systems ICUS IEEE 2023 58 钱少明 杨庆华 王志恒 等 黄瓜抓持特性与末端采摘 执行器研究 J 农业工程学报 2010 26 7 107 112 59 OKA K BACHCHE S Performance testing of ther mal cutting systems for sweet pepper harvesting robot in greenhouse horticulture J 2013 7 1 36 51 60 JUNJ KIMJ SEOLJ etal TowardsanEfficientTomato Harvesting Robot 3D Perception Manipulation and End Effector J IEEEAccess 2021 9 17631 17640 61 宋健 张铁中 徐丽明 等 果蔬采摘机器人研究进展 与展望 J 农业机械学报 2006 5 158 162 责任编辑 周慧 65卷08期 21