面向非结构环境的水果采摘机器人先验视觉识别感知模型与定位控制系统研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61863011
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    20.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0310.人工智能驱动的自动化
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

The fruit picking robot have successfully picked fruit, which mainly depends on its vision recognition perception and picking position controllable ability. However, these current researches of the fruit picking robot vision system mainly used the real test of machine vision, and if there are leaves, branches, sky, light, shadow and the fruit object itself to overlap and occlusion in unstructured environments, there will be these issues,which included the low recognition rate, no precise spatial positioning and picking control instability of the fruit object. So, the recognition and picking position control of the fruit object have not reached the goal of the automation and commercialization, which needs to further explore and research. Therefore, on the basis of analyzing and reviewing the recognition perception behaviors and picking position control mechanism of the fruit picking robot vision system, combined with the factors of the fruit object in unstructured environment, taking vision statistical learning as theoretical basis, a fruit object recognition transcendental perception model was constructed by the multivariate statistics of the vision behaviors, and as this model, the recognition, spatial positioning calculation and the picking positioning control of the fruit object were systematically studied by adopting the virtual simulation technology. Expecting to provide some feasible and effective solutions and practices to the existing problems of the fruit picking robot vision system.
水果采摘机器人成功完成采摘,主要取决于其视觉识别感知以及定位采摘控制能力。然而,目前有关水果采摘机器人视觉系统的研究主要是基于机器视觉的实物试验研究,并且在果实对象识别和定位采摘控制方面,如果存在叶子、干枝、天空、光照、阴影和果实对象自身的相互重叠、遮挡等非结构化环境因素下,就会出现果实对象识别率低,果实对象空间定位不精准、采摘控制不平稳等问题,还没有达到自动化、商用化的目标,需要进一步深入探索研究。为此,本课题在分析水果采摘机器人视觉识别感知行为与定位采摘控制机理的基础上,并结合果实对象的非结构环境因素,以视觉统计学习为理论依据,构建一种基于视觉行为多元统计的果实对象识别先验感知模型,并基于此模型,采用虚拟仿真技术对果实对象的图像识别、空间位置定位计算和采摘定位控制等方面进行系统研究。期望,对水果采摘机器人视觉系统现存的问题,提供一些可行的、有效的解决方法和实践借鉴。

结项摘要

本课题围绕着设计一台球形类水果智能采摘机器人物理样机,运用视觉统计学习方面的理论和采用虚拟仿真手段,拟对非结构环境下,水果采摘机器人的先验视觉识别感知模型与采摘定位控制方面进行定性、定量研究。具体研究内容包括:(1)视觉统计学习理论框架问题。(2)果实对象的识别感知模型问题。(3)果实对象采摘点的定位计算问题。(4)果实对象的精准采摘定位控制问题。在水果智能采摘机器人装备领域取得以下具体成果:(1)提出了一种基于改进的YOLOv3模型现场荔枝检测方法。(2)提出了一种基于DeepLabV3+模型的荔枝分支的语义分割方法。(3)提出了一种基于混合蛙跳优化的采摘机器人相机标定方法。(4)发明了一种智能柑橘采摘机及采摘方法。(5)发明了一种基于图像识别的球状水果方位检测及调整的装置 。(6)发明了一种基于图像识别的高效水果采摘装置。并且,集成设计了一台拥有自主知识产权的球形类水果智能采摘机器人物理样机,初步实现果园球形类水果自动化收获。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(12)
基于混合蛙跳优化的采摘机器人相机标定方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    农业机械学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈科尹;邹湘军;关卓怀;王刚;彭红星;吴崇友
  • 通讯作者:
    吴崇友
Apple Detection in Natural Environment Using Deep Learning Algorithms
使用深度学习算法在自然环境中检测苹果
  • DOI:
    10.1109/access.2020.3040423
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    IEEE Acces
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Hongxing Peng
  • 通讯作者:
    Hongxing Peng
Litchi detection in the field using an improved YOLOv3 model
使用改进的 YOLOv3 模型进行荔枝现场检测
  • DOI:
    10.25165/j.ijabe.20221502.6541
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Int J Agric & Biol Eng
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Hongxing Peng;Chao Xue;Yuanyuan Shao;Keyin Chen
  • 通讯作者:
    Keyin Chen
Semantic Segmentation of Litchi Branches Using DeepLabV3+Model
使用 DeepLabV3 模型对荔枝枝条进行语义分割
  • DOI:
    10.1109/access.2020.3021739
  • 发表时间:
    2020-01-01
  • 期刊:
    IEEE ACCESS
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Peng, Hongxing;Xue, Chao;Zhang, Liuhong
  • 通讯作者:
    Zhang, Liuhong
基于多重特征增强与特征融合 SSD 的荔枝检测
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    农业工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    彭红星
  • 通讯作者:
    彭红星

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其他文献

一种具有亚像素精度的仿Hessian-Laplace快速角点检测算法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    计算机应用研究
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈科尹;邹湘军(*);熊俊涛;彭红星
  • 通讯作者:
    彭红星
一种具有亚像素精度的仿Hessi-Laplace快速角点检测算法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    计算机应用研究
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈科尹;邹湘军;熊俊涛
  • 通讯作者:
    熊俊涛
一种基于微分进化的采摘机器人运动反解方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    农机化研究
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈科尹;邹湘军;彭红星
  • 通讯作者:
    彭红星
基于半实物仿真的采摘机器人视觉定位研究
  • DOI:
    10.16182/j.issn1004731x.joss.201708013
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    系统仿真学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈科尹;邹湘军;彭红星;梁海英;胡元闯
  • 通讯作者:
    胡元闯
基于双次Otsu算法的野外荔枝多类色彩目标快速识别
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    农业机械学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈丽娟;熊俊涛;陈科尹;林桂潮
  • 通讯作者:
    林桂潮

其他文献

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相似海外基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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