【摘 要】
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畜禽屠宰加工装备智能化是我国农业现代化进程中重要的一步。相较发达国家屠宰加工装备普及度高并逐渐趋于智能化与信息化,我国屠宰加工企业仍以人工辅助流水线作业为主,生产方式相对落后,制约了我国屠宰行业的发展。本文针对屠宰加工过程中胴体开膛环节,研究出一套基于视觉的猪胴体智能开膛机器人系统,主要研究内容及结果如下:（1）阐述了猪胴体智能开膛机器人系统的总体设计方案,系统由视觉系统、多关节机械臂、控制系统、
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畜禽屠宰加工装备智能化是我国农业现代化进程中重要的一步。相较发达国家屠宰加工装备普及度高并逐渐趋于智能化与信息化,我国屠宰加工企业仍以人工辅助流水线作业为主,生产方式相对落后,制约了我国屠宰行业的发展。本文针对屠宰加工过程中胴体开膛环节,研究出一套基于视觉的猪胴体智能开膛机器人系统,主要研究内容及结果如下:（1）阐述了猪胴体智能开膛机器人系统的总体设计方案,系统由视觉系统、多关节机械臂、控制系统、末端执行器等组成。为避免开膛过程中伤及内脏,并能对刀具杀菌消毒,避免交叉感染,设计了一种新型末端执行器。论文还详细介绍了系统的控制策略、硬件选型、通讯方式和软件流程等内容。（2）针对选用的华中数控JR-620L型多关节机械臂,采用Denavit-Harenberg法对开膛机器人进行运动学建模,并进行了正运动学分析,继而采用封闭解法求解逆运动的全部8组解。结合传统标定法与自标定法,建立小孔成像模型和相机畸变模型,实现相机标定。采用eye-to-hand模型完成开膛机器人手眼标定,获得相机坐标系和机械手坐标系之间的转换关系。（3）通过深度相机采集猪胴体外形图像,预处理后,通过Canny算子提取猪胴体外形轮廓,随后用最小外接矩形法得到了胴体二维中心线,并将外形图像与深度图像对齐获取中心线深度信息重建三维中心线轮廓,最后用等误差法将三维中心线轮廓进行离散化,确定机器人的开膛路径点坐标。（4）搭建了基于视觉的猪胴体智能开膛机器人系统试验平台,在评估系统定位精度合格的前提下,指导机器人完成猪胴体智能开膛试验。试验结果表明:系统能较好完成开膛作业,保证了切割深度和曲线,既能顺利完成开膛又没有切破内脏,试验结果基本满足预期要求。本课题的研究,为实现生猪胴体开膛自动化提供了技术支撑,有较大的实际应用价值。
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