紅花，又稱草紅花，具有較高的經(jīng)濟藥用價值，但是由于紅花的花絲與果球的成熟期不同，需要對其分開單獨采收，紅花上有尖刺，而人工采摘對采花工人手傷害大，且勞動強度高。

      中科深谷研發(fā)團隊針對紅花生產(chǎn)特點，經(jīng)過長時間的攻關(guān)試驗，結(jié)合現(xiàn)代機器人技術(shù)和計算機視覺技術(shù)，研制出了紅花采摘機器人，實現(xiàn)紅花花絲快速采收。

       相對于傳統(tǒng)半自動采摘設(shè)備和人工采摘方式，這款采摘機器人采用高度集成的組合導(dǎo)航系統(tǒng)，可自主完成田間直行、轉(zhuǎn)彎、姿態(tài)調(diào)整等導(dǎo)航作業(yè)，全程無需人工參與，可遠程監(jiān)控機器人運行狀態(tài)。

01 產(chǎn)品簡介

      紅花采摘機器人系統(tǒng)由四驅(qū)四轉(zhuǎn)移動機器人平臺構(gòu)成，該平臺主要包括四驅(qū)四轉(zhuǎn)智能移動機器人、3D激光雷達導(dǎo)航系統(tǒng)、基于5G網(wǎng)絡(luò)的通訊系統(tǒng)，平臺融合了多種傳感器數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析以及智能控制于一體。

       整個系統(tǒng)采用ROS機器人操作系統(tǒng)架構(gòu)，結(jié)合MATLAB作為輔助開發(fā)工具，支持代碼的自動生成和自動部署。系統(tǒng)提供移動機器人導(dǎo)航定位研究、底盤驅(qū)動控制應(yīng)用、5G遠程通信應(yīng)用等技術(shù)。平臺支持MATLAB/Simulink和ROS聯(lián)合開發(fā)，可以支持自動導(dǎo)航功能，且可支撐相關(guān)科研人員在該平臺上進行自動駕駛、機器人移動作業(yè)等人工智能的應(yīng)用研究。

02 系統(tǒng)組成

(1）協(xié)作機器人系統(tǒng)

       機械臂運動學(xué)研究的是機械臂的工作空間與關(guān)節(jié)空間之間的射影關(guān)系或機械臂的運動學(xué)模型，包括正運動學(xué)（Forward）和逆運動學(xué)(Inverse)這兩部分。機械臂正運動學(xué)是用來確定機械臂末端執(zhí)行器的位姿；機械臂逆運動學(xué)是給定機械臂的末端執(zhí)行器的位置和姿態(tài)，計算所有可到達給定位置和姿態(tài)的關(guān)節(jié)角。機械臂的運動學(xué)的研究方法，首先利用位姿描述、坐標(biāo)變化等數(shù)學(xué)方法確定物體位置、姿態(tài)和運動；然后確定不同結(jié)構(gòu)類型的機械臂的正逆運動學(xué)，這些類型包括直角坐標(biāo)型、圓柱坐標(biāo)型和球坐標(biāo)型等等；最后根據(jù)Denavit-Hartenberg參數(shù)法去推導(dǎo)機械臂的正逆運動學(xué)方程。

(2）激光導(dǎo)航系統(tǒng)

        該系統(tǒng)主要實現(xiàn)3D激光SLAM構(gòu)建地圖，在已構(gòu)建出的地圖上實現(xiàn)3D激光導(dǎo)航定位。

(3）視覺系統(tǒng)

該系統(tǒng)主要實現(xiàn)利用相機進行目標(biāo)特征物檢測識別，并將識別的結(jié)果反饋到中央控制系統(tǒng)，由其進一步控制協(xié)作機器人系統(tǒng)完成抓取等。

03  產(chǎn)品優(yōu)勢

（1）激光3D地圖的構(gòu)建及定位SLAM。

（2）一種基于多自由度并聯(lián)機械臂的紅花采摘裝置，實現(xiàn)紅花花絲快速采收。

（3）視覺識別抓?。簩崿F(xiàn)利用相機進行目標(biāo)特征物檢測識別，并將識別的結(jié)果反饋到中央控制系統(tǒng)，由其進一步控制協(xié)作機器人系統(tǒng)完成抓取等。

04  平臺技術(shù)實驗具體介紹

以下是本平臺提供的實驗列表，所有實驗均基于Matlab/Simulink軟件編寫，其源代碼完全開放，可自由修改。

移動機器人實驗

視覺伺服實驗