面向现代商业果园的精准机器人修剪操作的集成视觉伺服框架
机器人学
2025-06-09 v2
摘要
本研究提出了一种面向自动化水果树修剪应用的视觉引导机器人控制系统。传统修剪实践具有劳动密集型，限制了农业的效率和可扩展性，凸显了需要高级自动化的需求。关键挑战在于在复杂果园环境中实现对切割工具的精确、稳健的定位，因为浓密的树枝和遮挡会使目标访问困难。为此，我们在 UR5e 机器人臂的法兰上安装了 Intel RealSense D435 相机，并利用基于 Transformer 的点跟踪器 CoTracker3 进行视觉伺服控制，以将跟踪的点居中于相机视野中。该系统将比例控制与迭代逆运动学相结合，以实现精确的末端执行器定位。该系统在 Gazebo 模拟器中经验证，成功率在 5mm 位置容差内为 77.77%，在 10mm 容差内为 100%，平均末端执行器误差为 4.28 ± 1.36 mm。视觉控制器在像素工作空间内的各目标位置表现出稳健性能。结果验证了将基于视觉的跟踪与运动学控制集成用于精密农业任务的有效性。未来工作将聚焦于实际场景中的实现，并集成力传感器以进行实际切割操作。
引用
@article{arxiv.2504.07309,
title = {An Integrated Visual Servoing Framework for Precise Robotic Pruning Operations in Modern Commercial Orchard},
author = {Dawood Ahmed and Basit Muhammad Imran and Martin Churuvija and Manoj Karkee},
journal= {arXiv preprint arXiv:2504.07309},
year = {2025}
}