Skip to main content
SUPERVISOR
Abbas Hemmat,Ali Esehaghbeygi,Mohammad jafar Sadigh
عباس همت (استاد مشاور) علی اسحق بیگی (استاد راهنما) محمدجعفر صدیق دامغانی زاده (استاد مشاور)
 
STUDENT
Alireza Torabi Mazraeh Maleki
علیرضا ترابی مزرعه ملکی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده کشاورزی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1392

TITLE

Design and Construction of Rose Cut-Flower Robot in Greenhouse and Navigation Based on the Following of Path Line
Robotic automation to minimize the harsh working conditions and reduce the risk of work can satisfy the objectives of agricultural automation with subtle controlling and iection. About 10% of greenhouses in Iran produce cut flower rose, more than 600 producers. However, using robots have several limitations such as the possibility of collision robot with flowers and greenhouse structures, robot speed, robot ability to cargo traortation, and its compatibility with temperature and humidity conditions. The aim of this study was to design and build a robotic system to navigate between flower rows and detected ripe roses in the Isfahan University of Technology. Three-dimensional modeling of parts was done by CAE engineering and SolidWorks. To crossing specific path, a line follower robot was designed. Two separate algorithms for red and white-pink lip roses were written in MATLAB software to detect roses in real time. Communication between line following robot and rose detection algorithm in MATLAB software was performed with serial port. As long as the line following robot motors are turned on, the process of capture and image processing will not be done. When the motors were switched off, the detection operation was begun after one-second pause. At the end of detection operation, a command was sent to line following robot processor to start motors automatically. Initial evaluations color spaces available showed the OHTA color space with least disruption can separate red rose from complicated background in the greenhouse. This color space was not appropriate for the detection of white and pink lip roses. So, the method of red monochrome layer instead of compound layers was used to detect of white- pink lip roses. Success rate of red rose detection was 91% and 90% for white-pink lip. In order to estimate the number of roses in the greenhouse, two cameras were used in the horizontal and vertical alignment. Using the horizontally camera wasn’t appropriate because of observations of other rows of flowers. The rotation mechanism of vision system with 85% success rate placed camera in the position of the next row at the end of every row. Line following robot performance on the straight-line, moving around and stop at the stations was successful. Excessive height of roses, lack of exposure in the camera's view, light reflection from the leaves of white-pink lip roses, accumulation of red leaves from red rose, hiding ripe flowers under the leaves, and the flowers at the end or start decreased the success rate of its detection. Keywords: Robotics, Greenhouse, Cut flower, Image processing, Navigation.
امروزه اتوماسیون کشاورزی برای صرفه جویی در هزینه‌ها و تولید بیشتر در واحد سطح، امری اجتناب ناپذیر است. علمرباتیک برای به حداقل رساندن شرایط کاری سخت و کاهش خطر همراه با نظارت و کنترل دقیق می تواند اهداف اتوماسیون کشاورزی را برآورده نماید. با توجه شرایط آب و هوایی کشور و کمبود منابع آبی، توجه به کشت محصولات گلخانه ای بیشتر شده است. حدود 10 درصد گلخانه های ایران در تولید گل های شاخه بریده فعالیت دارند که مهمترین بخش از زیر مجموعه تولیدگل و گیاهان زینتی می باشد. در حال حاضر بیش از 2600 گلخانه دار در ایران گل شاخه بریده تولید می کنند که بیش از 600 واحد از آنان تولیدگل رز شاخه بریده می باشد. کاربرد ربات در گلخانه گل رز، محدودیت های متعددی نظیر امکان برخورد ربات با گل ها و سازه های گلخانه، سرعت پیشروی، توانایی ربات در حمل بار و سازگاری با شرایط دما و رطوبت بالا وجود دارد. هدف از پژوهش حاضر، طراحی و ساخت یک سامانه رباتیکی بمنظور پیمایش مابین ردیف های گل و تشخیص گل رز در دانشگاه صنعتی اصفهان بود. تحلیل استاتیکی قطعات مختلف شاسی ربات در نرم افزار طراحی سالیدورک انجام شد و مکانیزم بازوی برداشت گل نیز طراحی گردید. بمنظور پیمایش مسیری مشخص، ابتدا یک ربات دنبال کننده ی خط طراحی و ساخته شد. بمنظور تشخیص گل رز دو الگوریتم مجزا یکی برای گل رز قرمز و دیگری گل رز سفید و لب صورتی در نرم افزار متلب تدوین شد. ارتباط بین ربات دنبال کننده ی خط و الگوریتم تشخیص گل رز در نرم افزار متلب از طریق پورت سریال انجام شد. تا زمانیکه موتورهای ربات دنبال کننده ی خط روشن بودند، فرآیند عکسبرداری و پردازش تصویر صورت نمی گرفت. در صورت خاموش شدن موتورها با وقفه ای یک ثانیه ای عملیات تشخیص گل شروع و در پایان فرآیند تشخیص، فرمان روشن شدن موتورها به مدار ربات دنبال کننده خط ارسال می گردید. ارزیابی های اولیه فضاهای رنگی موجود در پردازش تصویر گل رز قرمز نشان داد که فضای رنگی OHTA با کمترین اختلال توانست گل رز قرمز را از پشت زمینه ی فشرده گل در گلخانه تفکیک کند. هر چند این فضای رنگی برای تشخیص گل رز سفید و لب صورتی عملکرد مطلوبی نداشت. لذا از روش تک رنگ در لایه ی رنگی قرمز برای تشخیص گل رز سفید و لب صورتی بجای روش ترکیب لایه رنگ ها استفاده شد. پردازش تصویر گل رز قرمز حاکی از درصد موفقیت 91% در تشخیص بود. پردازش تصویر گل رز لب صورتی و سفید با درصد موفقیت 90% در تشخیص به خوبی توانست وظایف خود را انجام دهد. بمنظور تخمین تعداد گل رز موجود در گلخانه، از دو دوربین در راستای افقی و عمودی استفاده شد. استفاده از دوربین افقی به دلیل مشاهده ی گل های ردیف های دیگر مطلوب نبود. سامانه دوران سیستم بینایی در انتهای مسیر دور زدن، با درصد موفقیت 85%، دوربین ها را در موقعیت کاری مجدد برای ردیف های بعد قرار داد. عملکرد ربات ناوبر در حرکت مستقیم الخط، حرکت در پیچ ها و توقف در ایستگاه ها موفقیت آمیز بود و به طور کلی ربات ناوبر به خوبی وظایف خود را انجام داد. عواملی همچون ارتفاع بیش از حد گل های رز و عدم قرارگیری در میدان دید دوربین، انعکاس نور از سطح برگ ها در گل های سفید و لب صورتی، تجمع برگ های قرمز در تشخیص گل های رز قرمز، پنهان ماندن گل در زیر برگ ها و قرار گیری بخشی از گل در انتهای یک قاب از تصویر از عوامل کاهش درصد موفقیت شناسایی گل بود. واژه های کلیدی : رباتیک، گلخانه، گل رز، پردازش تصویر، مسیریاب

ارتقاء امنیت وب با وف بومی