金沙全球赢家信心之选4066

行业新闻
    联系我们
    电话号码:0714-6355313
    电子邮箱:perc_wxy@126.com
    邮  编:435003
    地  址:湖北省黄石市桂林北路16号湖北理工学院K1楼
    行业新闻
    网站首页 > 行业新闻 > 正文

    以色列CEAR实验室开发多机协作苹果采摘机器人系统

    审核人: 来源:   发布时间:2020-06-29 15:53:56 编辑人:znss
            

    以色列CEAR实验室开发多机协作苹果采摘机器人系统

     

    https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/BVtb74m2b1tKMNLDd284WdsQngcAbhyic0LRFfGgddtvibiasbvibppdzsh1s47JMTliaDS9A5dfvIPjhRq6JGNAskw/640?wx_fmt=png&tp=webp&wxfrom=5&wx_lazy=1&wx_co=1

    上图向我们展示了一个苹果收割机器人,该机器人将自动导航苹果园并从树上准确地摘取水果

    苹果采摘机器人项目背景

    Amir Degani(简称AD)Technion技术研究所的助理教授,Avi KahnaniAK)是以色列机器人初创公司Fresh Fruits RoboticsFFR)的首席执行官兼联合创始人。他们在一起开发了苹果采摘机器人,该机器人可以在苹果园中自动导航并从树上准确地摘取水果。

     

    苹果采摘机器人项目是如何实现的?

    AD:由于成本在农业中非常重要,因此我们试图降低价格并找到执行特定任务的最佳机器人。我们实际上做的是不同的任务,尽管它们看起来与我们非常相似,例如苹果采摘,橙子采摘或桃子采摘。如果您查看机器人的运动学,它们实际上是非常不同的。我们可能需要不同的接头,不同的长度等等。因此,我们需要收集数据并对果树建模,进而优化,并且正在寻找针对特定任务的最佳机器人。这是我们几年来一直在努力的事情。作为这项工作的一部分,我们不仅要设计最佳的机器人,而且还要着眼于果树的设计,查找最佳树以进一步简化机器人。

    机器人如何工作及其组件的信息

    ADFFR机械臂具有视觉系统,可以对苹果进行分割和检测。找到苹果后,它会向控制器提供空间中位姿信息,然后机械臂伸手去拿水果。它的末端有一个欠驱动的抓爪,带有单个马达,可抓取苹果并将其旋转约90度以使其脱离果树。手臂不会回到原始位置,只是缩回一点,放开,然后将苹果放入容器中。在实验室中,我们现在专注于移动机器人本身的自动化。我们有一些移动机器人如WarthogHuskyJackal上,Fruit Fresh Robotics主要致力于机械手的设计。

    正在使用哪种视觉传感器?

    AD:在Warthog上,我们有一个IMU,位于前方的SICK LIDAR,一个位于Pant-Tilt单元上的立体摄像机和一个GPS。手臂使用Kinect进行感应,FFR也在研究TOF传感器,以在现场提供更好的鲁棒性。

    https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/BVtb74m2b1tKMNLDd284WdsQngcAbhyicKtYH6oSQaO6PcVZAOYTcwCibejKYQPsIooKywH4ZjGwUlECKEmZ5MVg/640?wx_fmt=png&tp=webp&wxfrom=5&wx_lazy=1&wx_co=1

    机器人准备在微软的Think Next展览上从树上摘下一个苹果

    您会说自动化采摘苹果过程中最具挑战性的部分是什么?

    AD:我认为最困难的事情是制造性价比高且稳定的设备。我认为最好的方法不仅是考虑机器人,还要训练树木以使其更简单。现在,在过去的一两个世纪中已经完成了这项工作,以简化人类的收获工作。在极端情况下,您会看到几乎是平面的果壁。他们这样做是为了使人类收割机更加简单。这对于机器人收割甚至更为重要。试图让一个机器人在完全天然的树上采摘苹果非常复杂,您很可能需要6-7自由度的机器人来做。就视觉而言,感知将非常困难。人们过去曾经尝试,这样使整体都变得太昂贵了,农民无法使用。

    通过采摘较简单的树木(这些树木经过与我们与Fresh Fruit Robotics的合作进行了培训和修剪),您实际上可以使用三自由度机器人(最简单的笛卡尔机器人)进行采摘。但是,我认为您甚至可以进一步将树做成更适合机器人的形状,比如说四分之一圈。这可能对人类不利,但对机器人而言可能是完美的,也许将使我们能够使用仅需要两个自由度的简单机器人。因此,使系统增强同时降低成本是最困难的部分,为此,您也必须在树上。

    您究竟如何训练树木?

    AD:实果墙等训练系统要求高密度种植,同时确保树干和树枝不会太厚。为此,您必须使用网格和其他工程支持系统来支持他们。想设计它们最佳,以便所有能量和水能够流向水果,而不是树本身。现在已经完成了一段时间,而我们基本上对此看好。如果我们希望机器人进行采摘和收获,那么对机器人而言,简化树木对机器人而言甚至比对人的工作更为重要。

    机器人可以自主导航和巡逻苹果园吗?

    AD:暂时不行。现在,我们正在所有机器人上进行此操作。目前,我们正在尝试对果园进行全面SLAM,以便进行巡逻以收获。

    您如何补偿天气影响?

    AD:在以色列,天气相对温和,因此问题通常出在阳光和风而不是雪和雨上。天气产生的主要问题是机器人的感知,必须补偿光线和物体位置的变化。为了克服这个问题,FFR使用了一个帐篷之类的设施来遮盖树木和机器人。如果有风,则必须使用快速闭环控制,因为如果目标被感知后就开始移动,则系统必须一直跟踪该目标,以使抓取器能够准确地抓取目标,而不是10秒前的地方。

    您为什么选择该项目的Warthog

    AD:我们已经有一段时间了赫斯基UGV。我们还有10年前的一些较旧的机器人,例如我们将其修改为半自动的拖拉机。但是,这些车辆都没有足够的强度足以在易于控制的同时进行实际工作。我们想装满重达半吨以上的水果的箱子,而我们没有机器人可以做到这一点。另外,我想让我的学生学习一些东西,并将这些算法应用于可以在现场工作的实际大小的机器人。我们从TurtleBot开始学习ROS,然后又搬到了Husky。然后,我想要一些我可以扩大规模并真正搬到现场的东西。那就是我们现在正在做的。

    您是如何集成的?

    AD:机械集成非常容易,我们尚未完全完成电气集成。我们有两个单独的控制器和两个单独的电气系统。稍后,由于电气系统或多或少使用相同的电压,因此将电气系统插入机器人相对容易。但是现在它已经解耦了。

    您是否可以量化手动拣选机器人的效率和成本收益?

    AD:我们设计的系统每小时可采摘大约10,000个高质量的水果-采摘时不会损坏水果。假设仅在白天工作,该机器人可以为农民节省25%的收割成本。重要的是要了解,通过更换末端执行器(夹具)和软件模块,同一系统将能够采摘其他新鲜水果。该选项可以收获多种水果类型,大大提高了系统的效率。

    采摘的苹果被放置在Jackal UGV顶部的篮子中,并在展览中交给人们

    CEAR实验室的下一步是什么?

    AD:我们将继续研究机械臂优化的理论部分。我们正在研究有关机械臂的可重新配置性的新想法让机械臂执行不同的任务,并且很容易从一项任务切换到另一项任务。借助Warthog,我们正在致力于苹果园的自主导航,还正在从事与搜救有关的非农业项目。我们在灰熊上设计了一个悬挂系统,并在其顶部安装了一个担架。这样做的动机是能够在崎岖的地形中自动撤离因伤害而受伤的人。

    文章来自:https://mp.weixin.qq.com/s/unmD7l_78GA51I5L1pSXvQ