3D摄像机和单点激光传感器集成用于果定位在螺旋式果园系统中的位置
R M Rasika D Abeyrathna1,2, Victor Massaki Nakaguchi1, Zifu Liu1
1Graduate School of Science and Technology, University of Tsukuba, 1-1-1 Tennodai, Tsukuba 305-8577, Japan.
Sensors (Basel, Switzerland)
|June 27, 2024
概括
这项研究引入了一种集成的传感器系统,以改善机器人收获的果本地化,克服户外光线变化. 该系统实现了高位置精度,这对于自动收获操作至关重要.
科学领域:
- 农业机器人农业机器人
- 计算机视觉 计算机视觉
- 传感器融合式传感器
背景情况:
- 自动果收获需要精确的果定位,这在户外是有挑战的,因为可变的照明影响3D摄像机.
- 现有的方法在动态的户外环境中难以达到深度感应的准确性,阻碍了机器人收获效率.
研究的目的:
- 开发和评估一个集成的传感器系统,克服光变异,在户外机器人收获中准确地定位果.
- 在各种照明条件下提高机器人收获系统的位置精度.
主要方法:
- 集成了一个RealSense D455f RGB-D摄像头,带有一个单点激光测距传感器,用于精确地定位果.
- 利用EfficientDet对象检测算法 (mAP@0.5 = 0.775) 和DeepSORT跟踪进行实时果识别和定位.
- 在拖拉机上安装了联合传感器系统,用于室内和室外人工果园环境中的实验.
主要成果:
- 集成的传感器系统在各种照明条件下,与单独的RGB-D摄像头 (3.918.36厘米) 相比,显示出明显较低的平方根平均误差 (RMSE) 值 (1.622.13厘米).
- 实现了果收获机器人操纵器的 ±2 厘米的位置精度,优于传统的深度传感方法.
- 鉴定了由于叶子和树枝而导致果封闭的局限性,表明未来改进的领域.
结论:
- 集成的单点激光和RGB-D摄像系统有效地减轻了户外光的变化,使机器人收获的果能够准确地定位.
- 这种方法为提高自动化农业操作的精度和可靠性提供了强大的解决方案.
- 进一步的研究将专注于解决全面收获自动化阻塞问题的问题.


