智能大棚機(jī)器人的設(shè)計(jì)

韋婷婷

【摘 要】中國(guó)乃是農(nóng)業(yè)大國(guó)，從古至今農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力一支是我國(guó)的一大產(chǎn)業(yè)支柱，農(nóng)民的生活也隨著農(nóng)業(yè)科技的發(fā)展越來(lái)越好，現(xiàn)如今農(nóng)業(yè)科技對(duì)中國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展的貢獻(xiàn)越來(lái)越大，機(jī)械化，智能化，標(biāo)準(zhǔn)化等等都是中國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展的新趨向，由此可見(jiàn)，智能大棚已成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)與方向。文章詳細(xì)闡述了智能大棚系統(tǒng)的特征，探討其功能、作用以及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。

【關(guān)鍵字】農(nóng)業(yè);物聯(lián)網(wǎng);自動(dòng)化;機(jī)器人

中圖分類號(hào)： TP242 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2019）13-0033-001

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.13.014

0 前言

隨著人工智能時(shí)代的到來(lái)，物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域取得巨大突破，大數(shù)據(jù)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)成為核心，為提高新農(nóng)業(yè)機(jī)器人產(chǎn)品性能提供了豐富的技術(shù)支持。在農(nóng)業(yè)機(jī)器人發(fā)展進(jìn)程中，其操作趨于簡(jiǎn)易化，精準(zhǔn)度更高，能夠廣泛應(yīng)用在諸多區(qū)域的大棚，投入成本隨著智能機(jī)器人普遍慢慢降低。立足于新農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，農(nóng)業(yè)機(jī)器人應(yīng)用于對(duì)植物生長(zhǎng)過(guò)程的監(jiān)測(cè)、看護(hù)、采摘等環(huán)節(jié)。農(nóng)業(yè)機(jī)器人的出現(xiàn)代替了人工低效率的操作，減少人力成本，在優(yōu)勢(shì)上主要體現(xiàn)為較高的生產(chǎn)效率與較高品質(zhì)的操作，同時(shí)，操作持久性更加突出。

1 智能大棚監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成及類型

整體構(gòu)成上，智能大棚系統(tǒng)主要包含三個(gè)部分，即上位機(jī)、控制以及機(jī)械驅(qū)動(dòng)三個(gè)系統(tǒng)。功能上，智能大棚系統(tǒng)的作用體現(xiàn)在比人工更精準(zhǔn)，更有效率地對(duì)生長(zhǎng)的植物進(jìn)行監(jiān)測(cè)和收獲。通過(guò)大數(shù)據(jù)技術(shù)在系統(tǒng)上的集成，使此系統(tǒng)具有更高的自主意識(shí)，更靈活的操作，適用于不同種類的大棚，在當(dāng)前的新農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，之所以選擇此款智能大棚系統(tǒng)，主要源于其較低的單機(jī)價(jià)格，便于維修，應(yīng)用效率較高。

2 智能大棚核心技術(shù)分析

2.1 控制系統(tǒng)在系統(tǒng)中的應(yīng)用分析

由于大棚里種植的植物各式各樣，種類和數(shù)量龐大，這是不僅需要一個(gè)大數(shù)據(jù)庫(kù)，更要求我們的大棚機(jī)器人深度學(xué)習(xí)，所以控制端我們選擇用樹(shù)莓派來(lái)搭建，樹(shù)莓派是一臺(tái)運(yùn)行Linux的便宜計(jì)算機(jī)，但它還提供了一組GPIO（通用輸入/輸出）引腳，可以讓我們的大棚機(jī)器人控制物理計(jì)算的電子組件并探索物聯(lián)網(wǎng)。

2.2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在系統(tǒng)中的應(yīng)用分析

物聯(lián)網(wǎng)在智能大棚監(jiān)控設(shè)備中的應(yīng)用主要利用傳感器技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。在想要控制和管理的植物環(huán)境周圍布置大量的傳感器元件，通過(guò)傳感器采集植物的信息，并將這些采集到的信息傳送到信息處理中心也就是上位機(jī)。[1]

2.3 機(jī)器視覺(jué)在系統(tǒng)中的應(yīng)用分析

機(jī)器視覺(jué)是人工智能領(lǐng)域正在快速發(fā)展的一個(gè)分支。系統(tǒng)集成機(jī)器視覺(jué)技術(shù)就是用機(jī)器人來(lái)代替人工對(duì)植物進(jìn)行數(shù)據(jù)的測(cè)量和判斷。比如當(dāng)一顆植物發(fā)生葉病等不良生長(zhǎng)情況時(shí)，也就是得到被攝目標(biāo)的形態(tài)信息，特殊看護(hù)機(jī)器人就會(huì)在巡檢過(guò)程中利用機(jī)器視覺(jué)功能讀取這些問(wèn)題，根據(jù)像素分布和亮度、顏色等信息，以及通過(guò)系統(tǒng)大數(shù)據(jù)分析得出解決方式。在選擇機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)時(shí)，最重要的就是得到一份可處理并且高質(zhì)量的圖像。那么為了得到一份高品質(zhì)的圖像，我們首要條件就是好的光源。[2]

2.4 機(jī)械手臂在系統(tǒng)中的應(yīng)用分析

設(shè)計(jì)機(jī)械手臂采摘植物時(shí)，第一個(gè)要解決的問(wèn)題，就是如何判斷植物的成熟度。比如拿水果一類來(lái)說(shuō)，水果不是工業(yè)產(chǎn)品，其成熟的判斷標(biāo)準(zhǔn)非常的復(fù)雜，這時(shí)，就需要我們利用機(jī)器視覺(jué)技術(shù)來(lái)完成，讓機(jī)器人判別其熟度，確定其空間位置，將信息傳至上位機(jī)的控制系統(tǒng)，控制機(jī)械手臂進(jìn)行采摘，我們系統(tǒng)采（下轉(zhuǎn)第4頁(yè)）（上接第33頁(yè)）用的是一種軟體的機(jī)械手臂，有足夠大的伸縮空間。這樣不僅可以大大減小對(duì)被采摘物的損傷，對(duì)于空間位置相差較大的被采摘物來(lái)說(shuō)，更節(jié)約時(shí)間，更加便捷。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，農(nóng)業(yè)機(jī)器人是多學(xué)科相互融合與發(fā)展的產(chǎn)物，對(duì)農(nóng)業(yè)行業(yè)的發(fā)展意義巨大。因此，要立足信息時(shí)代，在人工智能技術(shù)的支撐下，準(zhǔn)確掌握農(nóng)業(yè)機(jī)器人發(fā)展趨勢(shì)，明確我們的農(nóng)業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)技術(shù)特征，使得農(nóng)業(yè)機(jī)器人生產(chǎn)制造成本的不斷的降低，并且不斷增強(qiáng)其性能。同時(shí)，要重視仿生學(xué)在農(nóng)業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域的研究與應(yīng)用，強(qiáng)化其控制系統(tǒng)的功能并不斷的進(jìn)行升級(jí)改造，加快多傳感器融合配置技術(shù)的發(fā)展，大幅提升農(nóng)業(yè)機(jī)器人的智能化水平，推動(dòng)整個(gè)農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化與統(tǒng)一化建設(shè)，在農(nóng)業(yè)的建設(shè)下并不斷拓展機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域，以便更好發(fā)揮農(nóng)業(yè)機(jī)器人在人工智能時(shí)代，在農(nóng)業(yè)行業(yè)的價(jià)值。

【參考文獻(xiàn)】

[1]吳曉，周建平，梁楚華，許燕.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能家居中的應(yīng)用研究[J]，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，2012（11）.

[2]曹亮，魏怡，姚思勤.機(jī)器視覺(jué)技術(shù)及其發(fā)展和應(yīng)用[J].中國(guó)科技信息，2008.