虛擬現實(shí)技術(shù)在農業(yè)機器人操作中的應用

來(lái)源:投稿網(wǎng) 時(shí)間:2022-10-20 09:59:58

虛擬現實(shí)虛擬技術(shù)主要包括感知、自然技能、仿真模型和傳感技術(shù)，具有多重感知、存在感、交互性和自主性等重要特征。它可以根據計算機和圖像技術(shù)來(lái)虛擬模式世界，就像一個(gè)真實(shí)的環(huán)境。以下將全面研究虛擬現實(shí)技術(shù)在農業(yè)機器人操作中的應用，重點(diǎn)研究虛擬現實(shí)技術(shù)的應用原理和功能方向。

1.技術(shù)綜述虛擬現實(shí)。

虛擬現實(shí)技術(shù)是以計算機為控制核心，結合圖像仿真系統、人機交換系統、運動(dòng)識別系統、傳感系統。通過(guò)一系列模糊的數據處理，將特定的信息轉化為模擬的真實(shí)環(huán)境。通過(guò)虛擬現實(shí)技術(shù)的操作，可以實(shí)現人機交互，讓用戶(hù)有一種身臨其境的感覺(jué)。虛擬現實(shí)技術(shù)在系統設置過(guò)程中實(shí)現的模型如下，如圖1所示，可以在模擬的三維世界中設置不同的場(chǎng)景，從而達到虛擬現實(shí)虛擬技術(shù)的不同使用效果。近年來(lái)，隨著(zhù)農業(yè)研究的加強，虛擬現實(shí)技術(shù)在農業(yè)機器人的運行中的應用解決了許多操作問(wèn)題，也使農業(yè)機器人更加實(shí)用?；谔摂M現實(shí)技術(shù)的農業(yè)機器人具有更理想的操作和控制效果，可以取代農業(yè)生產(chǎn)中的人工采摘操作。

2.軟硬件設計的農業(yè)機器人手遙操作。

2.1硬件設計。

硬件設計包括人機接口系統和手動(dòng)控制系統兩部分，其中人機接口系統由三部分組成：VR環(huán)境、顯示模塊和控制按鈕。VR環(huán)境主要是指模擬農業(yè)機器人的工作環(huán)境?，F場(chǎng)模擬后，它直接顯示在終端設備上。對于操作員來(lái)說(shuō)，它可以有一個(gè)目的和一個(gè)方向來(lái)操作。在控制界面中，控制按鈕的應用主體是操作員，操作員通過(guò)獲取數據信息來(lái)完成控制任務(wù)。手動(dòng)控制系統細分圖像處理、手動(dòng)控制設備、上位機器等。系統的操作過(guò)程如下：借助攝像機獲取和處理圖像信息，然后將信息傳輸回主控制器，并在人機接口系統的幫助下進(jìn)行信息控制；上位機器收集運動(dòng)信息并將信息傳輸到主控制器，最后將信息傳輸到人機接口系統。

2.2軟件設計。

在模塊化編程理念的指導下，主要程序被細分為多個(gè)子程序（圖像處理、信息分析、手動(dòng)驅動(dòng)、上位機）。通過(guò)子程序的初始化操作顯示了功能。具體步驟如下：開(kāi)始→初始化→啟動(dòng)操作界面→關(guān)閉→結束，或開(kāi)始→初始化→啟動(dòng)操作界面→掃描輸出數據→輸入信號→相應編號→掃描輸出數據，執行相應的程序。

3農業(yè)機器人操作中虛擬現實(shí)技術(shù)的應用。

3.1模擬平臺結構農業(yè)機器人。

在虛擬現實(shí)的基礎上，農業(yè)機器人的操作設計首先需要構建農業(yè)機器人的模擬平臺。包括農業(yè)機器人在使用過(guò)程中的功能，并根據主要功能對機器人進(jìn)行運動(dòng)分析。最大限度地模擬機器人的各個(gè)部分，提高后續使用過(guò)程的合理性。在構建農業(yè)機器人的模擬平臺時(shí)，分別針對農業(yè)機器人在不同使用功能中所需的信息模擬功能進(jìn)行獨立分析，并根據最終計算結果進(jìn)行輸入控制。通過(guò)模擬平臺結構，為后續功能提供良好的基本條件。在構建農業(yè)機器人模擬平臺的過(guò)程中，對真實(shí)使用環(huán)境進(jìn)行了模擬試驗。引入虛擬現實(shí)技術(shù)，模擬農業(yè)機器人的使用環(huán)境。這樣，就可以更好地滿(mǎn)足真實(shí)操作環(huán)境的需要，實(shí)現農業(yè)機器人的使用效果。農業(yè)機器人器人模擬平臺后，演示下一個(gè)虛擬現實(shí)操作環(huán)境，分析農業(yè)機器人設計中存在的功能問(wèn)題，進(jìn)一步優(yōu)化問(wèn)題，提高農業(yè)機器人在操作環(huán)境中的適應性。具體來(lái)說(shuō)，在計算機軟件模擬的基礎上，從幾何環(huán)境和運動(dòng)學(xué)兩個(gè)方面構建了數學(xué)分析模型，以準確地操作農業(yè)機器人。通常，三維模擬軟件3DMAX可以自由定義空間坐標、風(fēng)景大小、風(fēng)景顏色等方面，充分利用數據庫，整合開(kāi)發(fā)平臺，完成部件特性調整目標，使農業(yè)機器人的基關(guān)節點(diǎn)和坐標原點(diǎn)一對一，為下一個(gè)靈活的操作做好準備。接下來(lái)，建立一個(gè)運動(dòng)數學(xué)模型，用于指導遠程操作，大大提高遠程控制的有效性，使農業(yè)機器人能夠自由調節，靈活移動(dòng)。

3.2虛擬操作農業(yè)機器人。

基于虛擬現實(shí)技術(shù)，對農業(yè)機器人進(jìn)行虛擬操作，通過(guò)觀(guān)察農業(yè)機器人機械手臂在虛擬空間中的運動(dòng)映射點(diǎn)和運動(dòng)情況，為農業(yè)機器人操作中的力學(xué)優(yōu)化提供參數。同時(shí)，利用虛擬現實(shí)虛擬現實(shí)技術(shù)模擬農業(yè)機器人使用的不同場(chǎng)景，包括使用過(guò)程中可能遇到的緊急情況，以及環(huán)境中對農業(yè)機器人的不利因素?？紤]到農業(yè)機器人在不同場(chǎng)景環(huán)境中使用中存在的問(wèn)題，通過(guò)模擬操作的方法，了解農業(yè)機器人的使用性能，并進(jìn)行更深層次的優(yōu)化。農業(yè)機器人的使用環(huán)境比較特殊，在實(shí)驗室設計中，雖然所有的機械參數都能達到最好的效果，但是還是有一些不合理的部分。對于虛擬現實(shí)技術(shù)的應用，可以在原有設計的基礎上模擬更真實(shí)的操作環(huán)境，同時(shí)對農業(yè)機器人的使用性能進(jìn)行判斷，從而進(jìn)一步加強后期的使用。設置農業(yè)機器人操作試驗，有機連接硬件和軟件系統，并通過(guò)條件變換獲得目標參數。設置條件總結如下:適當調試攝像頭工具和智能接口；合理編制圖像識別、數據信息傳輸、監控等程序；視頻信息與虛擬現實(shí)操作之間的有機協(xié)調，以確保虛擬現實(shí)操作的一致性。在實(shí)驗過(guò)程中，對農業(yè)機器人的移動(dòng)、定位、獲取、返回等系列操作進(jìn)行全過(guò)程監控。根據數據信息的有效獲取和詳細分析，我們可以知道機器人的運動(dòng)效果。最后，比較實(shí)際實(shí)施效果和設計目標，確認農業(yè)機器人操作中虛擬現實(shí)技術(shù)的可行性。

4結語(yǔ)

未來(lái)將繼續完善VR技術(shù)在農業(yè)機器人操作中的研究和應用。在目前的技術(shù)研究（連接第10頁(yè)）中，可以充分解決農業(yè)機器人使用中遇到的環(huán)境問(wèn)題，大大提高了農業(yè)機器人使用中存在的功能缺陷。在未來(lái)的技術(shù)研發(fā)中，將重點(diǎn)反映VR技術(shù)在農業(yè)機器人操作中的仿生特性，不斷優(yōu)化存在的問(wèn)題，實(shí)現農業(yè)機器人設計中功能的優(yōu)化和完善，從而解決農業(yè)生產(chǎn)中的問(wèn)題。