溫室番茄收獲機(jī)器人選擇性收獲作業(yè)信息獲取與路徑規(guī)劃研究的開題報(bào)告

溫室番茄收獲機(jī)器人選擇性收獲作業(yè)信息獲取與路徑規(guī)劃研究的開題報(bào)告一、選題背景及研究意義溫室番茄是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中重要的高效益經(jīng)濟(jì)作物之一，然而傳統(tǒng)的手工采收方式成為限制番茄產(chǎn)業(yè)發(fā)展的因素之一。因此，開發(fā)適用于溫室番茄的收獲機(jī)器人將成為未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個(gè)重要方向。以往的收獲機(jī)器人多采用掃描全面采摘的方式，效率較低，采摘效果不盡如人意，無法勝任優(yōu)質(zhì)溫室番茄的精細(xì)采摘。因此我們希望可以開發(fā)一種選擇性收獲機(jī)器人，提高采摘效率，降低人力成本，優(yōu)化番茄采收質(zhì)量。本研究旨在通過對(duì)溫室番茄收獲機(jī)器人的選擇性收獲作業(yè)信息獲取與路徑規(guī)劃等問題進(jìn)行研究,設(shè)計(jì)一種高效的機(jī)器人采摘系統(tǒng)，以提高采摘效率。二、研究的內(nèi)容與目標(biāo)（1）收獲機(jī)器人的構(gòu)造研究：機(jī)器人的設(shè)計(jì)與制造是實(shí)現(xiàn)其采摘任務(wù)的基礎(chǔ)，本研究旨在研究收獲機(jī)器人的構(gòu)造設(shè)計(jì)、運(yùn)動(dòng)方式、采摘工作原理等。（2）選擇性收獲作業(yè)信息獲?。哼x擇性采摘需要依賴采摘機(jī)器人對(duì)番茄植株的感知，包括番茄植株的位置、大小、成熟度等信息，本研究將研究通過攝像頭、傳感器等高科技手段獲取相關(guān)信息的技術(shù)。（3）路徑規(guī)劃算法研究：在收獲機(jī)器人執(zhí)行采摘任務(wù)過程中，路徑規(guī)劃是保證機(jī)器人高效準(zhǔn)確采摘番茄的關(guān)鍵。本研究將研究基于深度學(xué)習(xí)的路徑規(guī)劃算法。（4）實(shí)現(xiàn)收獲機(jī)器人的自主控制：本研究將研究如何實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的自主控制，包括行走路徑、正在采摘番茄位置的確認(rèn)與調(diào)整等等。（5）收獲機(jī)器人的采摘能力評(píng)估與優(yōu)化：本研究將對(duì)機(jī)器人采摘效率進(jìn)行實(shí)驗(yàn)評(píng)估，并分析機(jī)器人采摘過程中的問題與需要進(jìn)行優(yōu)化的問題，持續(xù)完善機(jī)器人的采摘能力。三、研究計(jì)劃和進(jìn)度安排整個(gè)研究計(jì)劃分為以下幾個(gè)階段：第一階段：熟悉國(guó)內(nèi)外收獲機(jī)器人發(fā)展?fàn)顩r與技術(shù)特點(diǎn)，確定本文研究的方向，梳理研究難點(diǎn)。第二階段：對(duì)本文要研究的問題，采取文獻(xiàn)調(diào)查、實(shí)驗(yàn)研究等方法開展系統(tǒng)研究。第三階段：基于研究成果，開展間接上位機(jī)程序設(shè)計(jì)、機(jī)器人控制算法的編寫、機(jī)器人實(shí)驗(yàn)等工作，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人運(yùn)行控制。第四階段：對(duì)機(jī)器人采摘效率進(jìn)行測(cè)試，得到數(shù)據(jù)分析，并對(duì)機(jī)器人進(jìn)行修改與優(yōu)化。第五階段：完成研究成果的論文撰寫、論文的提交審核及答辯。如上，研究預(yù)期時(shí)間為一年，第一階段為一個(gè)月，第二階段為三個(gè)月，第三階段為四個(gè)月，第四階段為三個(gè)月，第五階段為一個(gè)月。四、存在的問題（1）溫室內(nèi)環(huán)境變化較大，需要對(duì)機(jī)器人進(jìn)行自適應(yīng)的設(shè)計(jì),以保證在高溫、低溫等復(fù)雜環(huán)境下機(jī)器人可以順利運(yùn)作。（2）機(jī)器人需要通過深度學(xué)習(xí)算法，實(shí)現(xiàn)對(duì)番茄的辨識(shí)，需要獲取大量番茄圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練。（3）機(jī)器人控制算法需要更高的準(zhǔn)確度，需要不斷進(jìn)行集成與改進(jìn)，以避免無法覆蓋所有難題。五、研究的可行性（1）該研究具有較高的工程實(shí)踐意義，可以推動(dòng)溫室番茄產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。（2）該研究可以通過利用傳感器、攝像頭拍攝圖像等手段進(jìn)行機(jī)器人采摘控制，且這些技術(shù)已經(jīng)相對(duì)成熟，說明該研究的實(shí)現(xiàn)可行性較高。（3）該研究結(jié)合了深度學(xué)習(xí)等高科技手段，已被證明在辨識(shí)圖像方面具有較高的精確