温室高架栽培草莓空间姿态识别与采摘点定位方法

作     者：毕松 隗朋峻 刘仁学 BI Song;WEI Pengjun;LIU Renxue

作者机构：北方工业大学电气与控制工程学院北京100041 

出 版 物：《农业机械学报》 (Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery)

年 卷 期：2023年第54卷第9期

页      面：53-64,84页

核心收录：

学科分类：080202[工学-机械电子工程] 08[工学] 0804[工学-仪器科学与技术] 0802[工学-机械工程] 

基　　金：国家重点研发计划项目(2018YFC1602701) 北方工业大学1138工程项目(110051360022XN108) 

主　　题：草莓 采摘 果实遮挡 点云分割 位姿估计 目标定位 

摘      要：采摘目标空间位姿信息缺失和目标定位精度低是影响草莓采摘机器人采摘效果的关键因素之一。为此,本文首先设计了基于颜色信息和卷积神经网络的草莓图像目标定位与分割以及目标点云分割模型;其次,实现了基于图像的草莓可采摘性和遮挡程度识别模型;最后,设计了草莓空间定位和姿态估计模型并实现草莓采摘点定位方法。基于本文方法对完整草莓位姿估计平均误差为4.03%,对遮挡草莓位姿估计平均误差为9.06%,采摘定位综合误差为2.3 mm。在实际采摘实验中,采摘成功率为92.6%,平均每个草莓的计算耗时约为92 ms,单个草莓采摘动作的执行平均耗时约为5.7 s。实验结果表明:本文提出的方法可在温室条件下较准确地估计草莓空间位姿和采摘点,为草莓采摘机器人提供有效的目标定位信息,有效满足实际采摘场景下的需求。