基于视触觉感知的番茄尺寸和姿态解析方法

作     者：马锃宏 谭励 曾伟 贺磊盈 杜小强 MA Zenghong;TAN Li;ZENG Wei;HE Leiying;DU Xiaoqiang

作者机构：浙江理工大学机械工程学院杭州310018 浙江省种植装备技术重点实验室杭州310018 农业农村部东南丘陵山地农业装备重点实验室(部省共建)杭州310018 

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

年 卷 期：2024年第55卷第1期

页      面：223-232页

核心收录：

学科分类：1305[艺术学-设计学（可授艺术学、工学学位）] 13[艺术学] 082804[工学-农业电气化与自动化] 08[工学] 081104[工学-模式识别与智能系统] 0828[工学-农业工程] 0804[工学-仪器科学与技术] 081101[工学-控制理论与控制工程] 0811[工学-控制科学与工程] 

基　　金：浙江省基础公益研究项目(LGN22C130006) 国家自然科学基金项目(31971798) 国家重点研发计划项目(2022YFD2202103) 浙江省“领雁”研发攻关计划项目(2023C02049、2022C02057) 浙江省“三农九方”科技协作计划项目(2022SNJF017) 

主　　题：番茄采摘 视触觉传感器 尺寸与姿态解析 PCL点云库 改进PCA算法 ICP算法 

摘      要：针对传统农业机器人抓取过程中视觉识别番茄果实尺寸和姿态存在枝叶遮挡的问题,提出了一种基于视触觉感知的番茄尺寸和姿态解析方法。在果实抓取过程中通过视触觉传感器得到果实外轮廓接触局部点云信息,然后通过相机参数标定以及各手指关节变换矩阵,将不同传感器坐标系下的点云信息变换到同一基坐标系下,进而通过点云改进PCA算法和ICP算法解析抓取果实的尺寸和姿态信息。为了评估所提出解析方法的性能,在实验室环境下进行了番茄尺寸和姿态检测试验。通过游标卡尺测量和深度相机扫描分别获得番茄果实尺寸和姿态的真实值,并与本文方法解析结果进行对比。检测试验结果表明,本文方法获得的番茄横向尺寸和纵向尺寸平均相对误差分别为8.66%和11.08%,番茄果轴与视场投影面的水平夹角和垂直偏转角平均相对误差分别为10.03%和14.02%。本文方法解析的番茄果实尺寸与姿态信息,可应用于番茄果实抓取过程中的姿态调控,从而提高番茄果实抓取采摘的可靠性。