文/VSDC

为温室中的蕃茄剪枝是一项繁重的体力劳动，为了创建一种具有成本效益的自动化替代方案，荷兰Priva公司的工程师开发出了一种视觉引导的机器人，该机器人装配有可伸缩式切割器，能够自主实现番茄剪枝过程。

这款名为Kompano Deleaf-Line的机器人，能在温室中番茄垄之间的轨道上自主行驶。机器人从一颗植物顺序移动到另一棵植物，从每颗番茄株体上识别并剪除多余的枝叶。为了在其他绿叶之中识别需要剪除的小绿叶，以及能够在各种照明条件下操作，Priva公司开发的系统采用了一对立体相机。

这两台立体相机是由两对FLIR Integrated Imaging Solutions公司（前Point Grey）的Chameleon3相机定制的。这些相机采用安森美半导体的130万像素PYTHON 1300 CMOS图像传感器，像素尺寸4.8μm，可实现高达149fps的图像拍摄帧率。这些相机具有广泛的视角，能从每棵番茄株体的左右两侧捕获图像。

“不管温室中的光照条件如何，都要保证每对立体相机能捕获番茄株体的可靠图像，因此该系统采用了氙灯闪光灯作为照明光源。随着闪光灯每隔两秒发光，闪光灯触发立体相机以30ms的间隔曝光图像，这使得系统每次能够捕获一组统一的图像。”Priva公司负责设计该系统的工程师Tomas de Boer博士说道。

由两台立体相机捕获的图像，随后通过USB接口传输到PC，PC上运行的是开源的Ubuntu操作系统和机器人操作系统（ROS），ROS也是一种开源软件架构，由美国的非盈利组织Open Source Robotics Foundation（OSRF）发布，旨在各种平台上创建机器人应用程序。

在这一点上，FLIR Integrated Imaging Solutions表示，在OpenCV中运行的定制图像处理算法，用于处理来自两组相机的图像，以在一定高度范围内确定叶子在番茄株体中的位置，该高度范围是由番茄种植者事先定义的。一旦叶片的位置被确定，接下来软件见计算叶柄（将叶子连接到茎杆的柄）的准确3D坐标，这个叶柄将由安装在机器人臂的末端的切割器剪断。

由软件产生的坐标数据被传递给ROS，ROS将数据转移到智能伺服驱动器组，这组驱动器将控制可伸缩的机器人手臂到达番茄株体上的正确位置，然后剪断叶柄，这样不需要的叶子就从番茄株体上被剪除了。因为相机与机器人手臂处于相同的平台上，因此相机随着机器人手臂的移动而移动，从不同的角度捕获番茄株体的新的图像集合。然后，确定并移除多余的叶子，直到系统不能识别任何多余的叶子。

目前Priva的团队正与荷兰的番茄生产协会的成员合作，完成该系统的预生产原型。据悉该系统将有望于2017年6月开始供番茄种植者使用。