近日，我國(guó)智能科學(xué)技術(shù)重要獎(jiǎng)項(xiàng)“吳文俊人工智能科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)”頒發(fā)。其中“非結(jié)構(gòu)環(huán)境下農(nóng)業(yè)機(jī)器人機(jī)器視覺關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用”項(xiàng)目獲得2020年度吳文俊人工智能技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)。
什么是機(jī)器視覺?什么是非結(jié)構(gòu)環(huán)境?農(nóng)業(yè)機(jī)器人視覺技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域有哪些?5月14日，該項(xiàng)目主要完成人，中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)副教授張春龍、袁挺對(duì)以上問題進(jìn)行了解答。
農(nóng)業(yè)機(jī)器人對(duì)視覺系統(tǒng)要求很高
什么是機(jī)器視覺?袁挺解釋，機(jī)器視覺就是用傳感器代替人眼來(lái)做檢測(cè)和判斷。
“作為智能農(nóng)業(yè)機(jī)器人的外部傳感器，機(jī)器視覺是機(jī)器人作業(yè)裝備的眼睛，是最大的信息源，具有感知信息豐富、采集信息完整等優(yōu)勢(shì)?！睆埓糊堈f(shuō)。
袁挺介紹，機(jī)器視覺是通過(guò)視覺產(chǎn)品(即圖像采集裝置)將被拍攝的目標(biāo)轉(zhuǎn)換成圖像信號(hào)，并傳送給專用的圖像處理系統(tǒng)，系統(tǒng)得到目標(biāo)的形態(tài)信息，再將像素分布和亮度、顏色等信息轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號(hào)。隨后圖像處理系統(tǒng)對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行各種運(yùn)算來(lái)提取目標(biāo)特征，進(jìn)而根據(jù)判別的結(jié)果來(lái)控制現(xiàn)場(chǎng)裝備的動(dòng)作。”
“機(jī)器視覺最基本的特點(diǎn)就是可以提高生產(chǎn)的靈活性和智能化程度。在一些不適于人工作業(yè)的危險(xiǎn)工作環(huán)境或者人工視覺難以滿足要求的場(chǎng)合，常用機(jī)器視覺來(lái)替代人工視覺。同時(shí)，在大批量重復(fù)性工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，機(jī)器視覺技術(shù)可以大大提高生產(chǎn)的效率和自動(dòng)化程度?！痹φf(shuō)。
“對(duì)于農(nóng)業(yè)機(jī)器人來(lái)說(shuō)，非結(jié)構(gòu)環(huán)境主要指農(nóng)田自然環(huán)境。非結(jié)構(gòu)環(huán)境對(duì)于農(nóng)業(yè)機(jī)器人作業(yè)來(lái)說(shuō)存在諸多不確定因素，如自然光照多變、待作業(yè)空間復(fù)雜多變、作業(yè)對(duì)象千姿百態(tài)、枝葉果實(shí)相互遮擋等，這都成為機(jī)器人作業(yè)中信息視覺感知的技術(shù)難題?！睆埓糊堈f(shuō)。
“目前，以機(jī)器視覺為主的作業(yè)信息感知技術(shù)已成為農(nóng)業(yè)機(jī)器人智能化的關(guān)鍵技術(shù)和研究熱點(diǎn)?！睆埓糊堈f(shuō)。
新技術(shù)可用于多項(xiàng)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域
“非結(jié)構(gòu)環(huán)境下農(nóng)業(yè)機(jī)器人機(jī)器視覺關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用”項(xiàng)目成果集成了非結(jié)構(gòu)環(huán)境下自然光照補(bǔ)償?shù)碾p目視覺處理器、機(jī)器人柔性作業(yè)末端視覺伺服控制等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了農(nóng)業(yè)植株狹窄作業(yè)空間中的機(jī)器人精準(zhǔn)采收，助農(nóng)業(yè)機(jī)器人“占領(lǐng)”果園、農(nóng)田，目前已在多種農(nóng)業(yè)機(jī)器人中實(shí)現(xiàn)應(yīng)用。
比如，黃瓜采摘機(jī)器人有一雙“大眼睛”和一支靈活的機(jī)械手臂，它不僅能自主完成黃瓜的采摘作業(yè)，還能自己辨別黃瓜的成熟度，只采摘那些個(gè)頭大飽滿的黃瓜;智能施藥機(jī)器人，能利用自己的“眼睛”獲取田間病蟲草害信息，及時(shí)對(duì)重點(diǎn)部位或區(qū)域噴灑農(nóng)藥，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)噴灑，降低化學(xué)農(nóng)藥使用量，更加符合農(nóng)業(yè)綠色生產(chǎn)的要求;農(nóng)田鋤草機(jī)器人，基于非結(jié)構(gòu)環(huán)境下機(jī)器人作業(yè)目標(biāo)視覺感知與機(jī)器人末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)自適應(yīng)伺服控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了鋤草機(jī)器人自動(dòng)對(duì)行和作物株間鋤草作業(yè)。
農(nóng)業(yè)機(jī)器人機(jī)器視覺關(guān)鍵技術(shù)也可應(yīng)用于農(nóng)業(yè)植保無(wú)人機(jī)，它集成了作業(yè)目標(biāo)雙目視覺信息智能感知方法、自主仿地飛行自適應(yīng)控制方法、實(shí)時(shí)地塊邊界識(shí)別與避障飛行控制方法等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了植保無(wú)人機(jī)仿地飛行、高速避障、精準(zhǔn)噴灑作業(yè)。
“未來(lái)，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)將繼續(xù)推進(jìn)人工智能+機(jī)器視覺技術(shù)研究，借助人工智能技術(shù)促進(jìn)農(nóng)業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)無(wú)人化生產(chǎn)提質(zhì)、增效、賦能?！睆埓糊堈f(shuō)。
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