树莓剪枝机器人设计

树莓剪枝机器人设计

孟繁佳ꎬ刘泰阳

(中国农业大学信息与电气工程学院ꎬ北京　１０００８３)

摘　要:树莓在我国边疆地区大面积种植ꎬ如要有良好的长势ꎬ剪枝尤为重要ꎬ需要大量的人力ꎮ受地理条件限制ꎬ边疆地区地广人稀、人力成本高ꎬ为降低生产成本ꎬ研制树莓剪枝机器人非常必要ꎮ为此ꎬ针对早春时节树莓需要定植修剪的实际需要ꎬ研发了一款树莓剪枝机器人ꎮ工作时ꎬ以上位机与下位机进行串口通信的控制系统为核心ꎬ利用机器视觉技术ꎬ对采集到的图像进行实时处理ꎬ控制剪枝机器人前进ꎬ左右机械臂同时工作ꎬ高效地实现对细弱枝、破损枝的识别与剪除ꎮ试验表明:树莓剪枝机器人工作时有极大的可靠性与自适应能力ꎬ能适应各种复杂环境ꎬ可在早春时节实现智能化树莓定植修剪ꎬ对过密的细弱枝、破损枝可以齐地剪除ꎮ关键词:剪枝机器人ꎻ树莓定植ꎻ机器视觉ꎻ图像识别ꎻ串口通信中图分类号:Ｓ２２４ꎻＴＰ２４２　　　　　　　文献标识码:Ａ

文章编号:１００３－１８８Ｘ(２０１９)０１－０１３８－０５

０　引言

农业机器人将信息技术进行综合集成ꎬ集感知、传输、控制、作业为一体ꎬ将农业的标准化、规范化大大向前推进了一步ꎮ其不仅节省了人力成本ꎬ也提高了品质控制能力ꎬ增强了自然风险抗击能力ꎮ与国外相比ꎬ我国农业机器人研究与开发方面尚处于起步阶段ꎬ２０世纪９０年代中期ꎬ国内才开始了农业机器人技术的研发ꎮ

树莓是灌木型果树ꎬ是生态经济型水土保持灌木树种ꎬ在欧、美一些国家早已广泛栽培ꎬ并形成产业化发展ꎬ引入中国后也得到了快速发展ꎬ在很多省、市、自治区都得到广泛种植ꎮ因其具有很好的营养价值、药用价值和食用价值ꎬ所以经济效益较好ꎮ

在早春进行定植修剪ꎬ需对过密的细弱枝、破损枝齐地剪除ꎬ以保证植株的长势均匀ꎮ由于树莓多种植于中国东北、甘肃、青海、新疆、西藏等地广人稀的地区ꎬ定植修剪又需要大量的人力ꎬ面临劳动力大量短缺的困境ꎻ雇佣外来务工人员又面临劳务工资急剧上升的局面ꎬ用工成本严重制约了树莓产业的发展ꎮ本研究结合树莓生产种植环境和实际定植修剪过程ꎬ基于机器视觉技术ꎬ设计了树莓剪枝机器人ꎬ在实际工作环境下ꎬ实现了树莓弱枝、破损枝的智能修剪ꎮ

１　机器人机械结构设计

剪枝机器人机械结构包括可移动载体、升降台、两个机械臂及两个剪枝器ꎮ机械结构是整个机器人的基础架构ꎬ是各个模块与器件依附的平台ꎻ每个部分均有其功能ꎬ与控制结构一起实现机器人的智能控制ꎮ

可移动载体是机器人得以移动的先决条件ꎬ采用履带式车轮设计ꎬ与地面接触面积大ꎬ增大了可移动载体的受力面积ꎬ给地面的压力小ꎬ适合在田间松软复杂的地面上行驶ꎮ可移动载体以ＩＡＰ１５Ｗ４Ｋ６１Ｓ４单片机主控系统发出的指令进行驱动ꎬ主控板采用直流航模锂电池供电ꎮ

升降台由滚珠丝杠滑台和剪叉式机械结构组成ꎬ其顶端安装了摄像头ꎮ主控系统控制电动机带动滚珠丝杠的运动来实现摄像头竖直方向的定位ꎬ确保在机器人总体结构较小且轻便条件下田间植株定位的准确性ꎮ

两个机械臂分别安装在可移动载体的左右两侧ꎬ以提高机器人的工作效率ꎮ机械臂由多关节机械结构构成ꎬ有２个自由度ꎬ在其长度范围内配合剪枝器的转动可以使剪枝器到达任意二维坐标点ꎮ该机械臂的质量轻、韧性强ꎬ中间关节装有滚轮可以触地ꎬ因此在臂展较长、作业面积较大的情况下也能承受较大负载ꎬ灵活性高ꎬ到达指定坐标点精确度高ꎬ在作业过

收稿日期:２０１７－０９－０１

基金项目:国家自然科学基金项目(３１４０１２９４)

作者简介:孟繁佳(１９８３－)ꎬ男ꎬ北京人ꎬ高级工程师ꎬ硕士生导师ꎬ博

士ꎬ(Ｅ－ｍａｉｌ)ｍｅｎｇｆａｎｊｉａ＠１２６.ｃｏｍꎮ

程中速度平稳适中、惯性小、平稳性很强ꎮ

剪枝器是机器人的剪刀手ꎬ是动作的最终执行机构ꎮ为保证长势较差的弱枝齐地剪断ꎬ将剪枝器设计

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２０１９年１月　　　　　　　　　　　　　农机化研究　　　　　　　　　　　　　　　　第１期

成剪刀模样ꎬ由舵机控制剪刀手的张开与闭合ꎮ剪枝时ꎬ机械臂中间带转轮关节着地ꎬ配合剪枝器贴合地

面将弱小枝条剪断ꎬ以确保稳定性ꎮ剪枝机器人结构如图１所示ꎮ

图１　剪枝机器人结构图Ｆｉｇ.１　Ｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｔｈｅｐｒｕｎｉｎｇｒｏｂｏｔ

２　枝条的分割识别

在环境复杂又广阔的田间中ꎬ剪枝机器人进行剪枝作业的前提是先识别出枝条ꎬ这样剪枝机器人才能代替人力劳动进行剪枝ꎮ识别的首要任务是进行田间植株图像样本的采集ꎬ主要是采用固定在升降台上的高清摄像头ꎬ升降台使其升到指定高度去拍摄成像ꎬ然后把采集到的图像送到工控计算机ꎮ

对于枝条的识别ꎬ运用颜色、面积和形态多个特征结合的算法ꎬ多个特征结合使目标的识别更加准确ꎮ首先采用阈值分割法对树莓枝条进行图像分割处理ꎬ建立颜色模型ꎬ通过分析颜色空间的色差ꎬ进行三原色ＲＧＢ运算ꎬ可以将图像分割ꎮＲＧＢ颜色模型如图２所示ꎮ

图像经过分割处理后ꎬ会存在噪音ꎬ所以需要对

图像进行消噪处理ꎮ先得到连通域ꎬ再进行区域标记ꎬ通过设置连通面积阈值ꎬ消除背景噪音ꎮ在处理过程中发现部分枝条会出现断续现象ꎬ采用膨胀方式进行补偿处理ꎮ

对图像进行自适应阈值分割ꎬ分割枝条和杂质图像ꎬ对枝条进行边缘提取ꎻ经过一系列消噪处理之后ꎬ完成目标的识别ꎬ得到能够满足后续图像处理要求的二值图像ꎮ枝条图像处理流程如图３所示ꎮ

图２　ＲＧＢ颜色模型Ｆｉｇ.２　ＲＧＢｃｏｌｏｒｍｏｄｅｌ

图３　枝条图像处理流程图

Ｆｉｇ.３　Ｔｈｅｆｌｏｗｃｈａｒｔｏｆｔｈｅｂｒａｎｃｈｅｓｉｍａｇｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ

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２０１９年１月　　　　　　　　　　　　　农机化研究　　　　　　　　　　　　　　　　第１期

３　控制系统设计

(Ｓｏａｒｓｅａ－Ｖ２００)、ＩＡＰ１５１Ｗ４Ｋ６１Ｓ４单片机、高清摄像头(ｃ９３０ｅ)、激光传感器、直流电机、舵机、航模锂电池和多功能移动电源ꎮ

上位机部分是一台搭载Ｗｉｎ１０系统的工控计算机ꎬ运用ＭａｔＬａｂ软件进行图像处理任务ꎬ处理摄像头拍到的高清图片ꎬ识别和定位目标枝条ꎬ由其进行决策规划出路径ꎬ并通过串口通讯的方式将数据传递给下位机ꎮ下位机部分以ＳＴＣ公司生产的ＩＡＰ１５Ｗ４Ｋ６１

智能剪枝机器人控制系统硬件包括工控计算机

在输出端起续流保护作用ꎬ如图７所示ꎮ

图５　驱动芯片Ｌ２９８Ｆｉｇ.５　Ｔｈｅｄｒｉｖｅｃｈｉｐ

Ｓ４单片机为主控ꎬ具有最高３０ＭＨｚ晶振、４ｋＢ片内ＲＡＭ(原２５６Ｂ＋３８４０ＢＸＤＡＴＡ)、６１ｋＢ程序存储空间(ＲＯＭ)、５个１６位定时/计数器、４个串口及６４个Ｉ/Ｏ引脚ꎮ其通过串口１与上位机进行通信ꎬ通过串口２

获取激光传感器返回的距离信息ꎬ通过ＰＷＭ模块输出ＰＷＭ波控制电机驱动芯片Ｌ２９８进行电机转速控制ꎬ通过定时器中断使用Ｉ/Ｏ口模拟输出ＰＷＭ控制舵机转角进行机械臂控制ꎬ通过Ｉ/Ｏ输出电平控制升降台直流电机升降运动ꎮ

剪枝机器人开始作业后ꎬ首先启动摄像头ꎬ进行图像采集ꎻ将采集到的图像传到工控计算机ꎬ利用密度等指标ꎬ识别出要修剪的目标枝条ꎬ计算出应剪枝条的坐标ꎬ规划出机械臂的运动轨迹ꎬ通过串口送到主控单片机ꎬ控制机械臂运动到指定位置ꎬ剪枝器将目标枝条齐地剪除ꎮ控制系统结构如图４所示ꎮ

图６　光耦隔离电路

Ｆｉｇ.６　Ｔｈｅｃｉｒｃｕｉｔｏｆｏｐｔｏｃｏｕｐｌｅｒｉｓｏｌａｔｉｏｎ

ＭａｔＬａｂ软件对采集的图像进行处理ꎬ根据颜色、粗细、

图４　控制系统结构

该控制系统的硬件电路主要包括直流电机驱动、下载烧录和串口通讯及电源电路等ꎮ３.１　直流电机驱动电路

直流电机驱动电路由驱动芯片Ｌ２９８、光耦隔离电路及二极管桥式续流保护电路３部分组成ꎮ其中ꎬ驱动芯片Ｌ２９８为大功率电机专用ꎬ可直接驱动两个直流电机ꎬ如图５所示ꎮ在电路的输入端处增加了光耦隔离ꎬ提高抗干扰性ꎬ如图６所示ꎮ二极管桥式电路ꎬ

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图７　二极管桥式电路Ｆｉｇ.７　Ｔｈｅｃｉｒｃｕｉｔｏｆｄｉｏｄｅｂｒｉｄｇｅ

Ｆｉｇ.４　Ｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍ

直流电机驱动电路通过输入ＰＷＭ脉宽调制信号对电机进行调速控制ꎬ控制端高低电平转换实现电机

２０１９年１月　　的正反转和停止ꎮ

　　　　　　　　　　　农机化研究　　　　　　　　　　　　　　　　第１期

３.３　电源电路

剪枝机器人采用１２Ｖ航模锂电池供电ꎬ电池１２Ｖ电压经过降压芯片ＬＭ２５９６构成的电路ꎬ实现ＤＣ－ＤＣ降压转换ꎬ从１２Ｖ转换到５Ｖꎬ再经过ＤＣ－Ｃ转换器实现５Ｖ到３.３Ｖ的转换ꎮ外围电路对芯片存在很大的干扰ꎬ需要加滤波电容ꎮ其电路原理图如图９所示ꎮ

３.２　下载烧录和串口通讯电路

单片机开发的第一步是下载程序ꎬ需要将其他信号转换成ＴＴＬ电平ꎬ才能使单片机下载程序成功ꎮ下载烧录主要核心芯片是ＣＨ３４０ꎬ该芯片是将ＵＳＢ信号转换成ＴＴＬ电平ꎬ实现ＵＳＢ转串口功能ꎮ其电路原理图如图８所示ꎮ

４　软件设计

软件部分包括上位机软件系统和下位机软件系统ꎮ上位机软件系统主要包括图像处理模块和通信模块ꎻ下位机软件系统主要包括机械臂和剪枝器的控制模块ꎮ剪枝机器人能正常稳定运作ꎬ是依靠各个子程序的正确调用ꎬ并构造闭环根据信号反馈实时调整姿态和修改控制指令ꎮ系统开机运行后ꎬ运行主程序ꎬ上位机收到下位机信号后去采集图像ꎬ并对图像进行处理ꎬ处理完后做出决策ꎬ传给下位机去执行剪枝动作ꎮ系统主程序流程图如图１０所示ꎮ

图８　下载烧录和串口通讯电路

Ｆｉｇ.８　Ｔｈｅｃｉｒｃｕｉｔｏｆｄｏｗｎｌｏａｄｂｕｒｎｉｎｇａｎｄｓｅｒｉａｌｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ

图９　电源电路Ｆｉｇ.９　Ｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｙｃｉｒｃｕｉｔ

５　测试与结果分析

为了验证该剪枝机器人图像识别技术的可靠性ꎬ在树莓试验田对该机器人进行了图像识别实验ꎬ测试其识别成功率ꎮ在不同时间段进行６次实验ꎬ每次拍摄６０张照片ꎬ然后利用图像处理进行识别ꎮ处理工作完成以后ꎬ记录需剪枝条量、识别到的应修剪量ꎮ其中ꎬ需剪枝条量是人工标记的弱损枝的数量ꎻ识别到的应修剪量是经过图像处理后识别到的弱损枝的数量ꎬ实验结果如表１所示ꎮ

表１　剪枝机器人剪枝实验结果

Ｔａｂｌｅ１　Ｔｈｅｐｒｕｎｉｎｇｔｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓｏｆｔｈｅｐｒｕｎｉｎｇｒｏｂｏｔ

实验编号

１２

需剪枝条量

/个２１８２２３

识别到的应修剪量

/个１８５１８９

识别成功率

/％８４.８６８４.７５

图１０　系统主程序流程图

Ｆｉｇ.１０　Ｔｈｅｍａｉｎｐｒｏｇｒａｍｆｌｏｗｃｈａｒｔｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍ

􀅰１４１􀅰

２０１９年１月　　　　　　　　

续表１

　　　　　农机化研究　　

[７]　黄彪.枇杷剪枝机器人关键技术的研究[Ｄ].广州:华南

理工大学ꎬ２０１６.

[８]　赵金英ꎬ张铁中ꎬ杨丽.西红柿采摘机器人视觉系统的目

标提取[Ｊ].农业机械学报ꎬ２００６(１０):２００－２０３.江:江苏大学ꎬ２０１０.

[９]　李占坤.果树采摘机器人控制系统研究与设计[Ｄ].镇[１０]　袁国勇ꎬ张铁中.温室黄瓜果实的模式识别与分割———

１５０－１５３.

　　　　　　　　　　　　　　第１期

实验编号

３４５６

需剪枝条量

/个２０５２１２１９８１９１

识别到的应修剪量

/个１７６１８６１８１１６５

识别成功率

/％８５.８５８７.７４９１.４１８６.３９

利用Ｂａｙｅｓ分类判别模型[Ｊ].农机化研究ꎬ２００６(７):

　　由表１可以看出:该机器人图像识别成功率很高ꎬ识别成功率最低为８４.７５％ꎬ可靠性强ꎬ符合设计要求ꎬ[１１]　姬江涛ꎬ郑治华ꎬ杜蒙蒙ꎬ等.农业机器人的发展现状及

趋势[Ｊ].农机化研究ꎬ２０１４ꎬ３６(２):１－４ꎬ９.[１２]　林欢ꎬ许林云.中国农业机器人发展及应用现状[Ｊ].浙可见该树莓剪枝机器人有较强的实用性ꎮ

６　结论

[１３]为了解放人力ꎬ实现树莓定植修剪的机械化和自[１４]动化ꎬ本研究设计了树莓剪枝机器人ꎮ该机器人采用机器视觉技术ꎬ运用颜色模型和多种算法进行图像处[１５]理ꎬ串口通信实现数据传输ꎬ快速准确地实现信息处理ꎬ工作效率高ꎮ该机器人机械结构简单灵活、运动[１６]速度快ꎬ定植剪枝成功率高ꎬ对于农业剪枝机器人准[１７]确快速识别目标ꎬ并进行正确剪枝作业具有很大参考价值ꎬ同时对智能剪枝的发展具有非常重要的意义ꎮ[１８]参考文献:

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[４]　郭伟斌[２２]学ꎬ２００８.

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[Ｄ].南

[６]　宋健[２４]试验ꎬ[孙学岩Ｊ].农业机械学报ꎬ张铁中ꎬ等ꎬ２００９ꎬ４０(１).开放式茄子采摘机器人设计与

:１４３－１４７.􀅰１４２􀅰

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像处理中的应用闫继宏运动学分析ꎬ郭鑫[ꎬＪ].刘玉斌哈尔滨工业大学学报ꎬ等.一种模块化机械臂的设计与

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２０１９年１月　　　　　　　　　　　　　农机化研究　　

[２３]　周克良ꎬ肖清.失重秤配料控制系统在工业上的应用[２４]　А.Д.Селезневꎬ脱宝珍.立式饲料搅拌机参数的计算

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　　　　　　　　　　　　　　第１期

[２２]　李连华ꎬ门立杰ꎬ金鹍鹏.ＨＪＪ－８０型卧式饲料搅拌机的

设计[Ｊ].农机化研究ꎬ２００６(７):９９－１００.

ＤｅｓｉｇｎｏｆＩｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔＣｏｎｔｒｏｌＳｙｓｔｅｍｆｏｒＦｕｌｌＭｉｘｉｎｇＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＦｅｅｄＭｉｘｅｒＢａｓｅｄｏｎｔｈｅＣｏｎｔｒｏｌＰｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆＣｏｎｃｒｅｔｅＭｉｘｅｒ

(ＷｕｃｈａｎｇＳｈｏｕｙｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＷｕｈａｎ４３００６４ꎬＣｈｉｎａ)

ＨｕａｎｇＫｅｌｉａｎｇ

Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｔａｋｉｎｇｌａｒｇｅ－ｓｃａｌｅａｎｉｍａｌｈｕｓｂａｎｄｒｙｂｒｅｅｄｉｎｇｏｆｆｏｒａｇｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｄｅｍａｎｄａｓｔｈｅｓｔａｒｔｉｎｇｐｏｉｎｔꎬｉｎｔｈｅｂａｓｉｓｏｆｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｗｉｔｈｔｈｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆｃｏｎｃｒｅｔｅｍｉｘｅｒｗｉｔｈｍｉｘｅｄｆｅｅｄｍｉｘｅｒａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓꎬｉｔｄｅｓｉｇｎｓｓｅｔｏｆＡＴ９６２１ａｓｔｈｅｃｏｒｅｐｒｏｃｅｓｓｏｒｏｆｔｈｅｍｉｘｅｄｆｅｅｄｍｉｘｅｒｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍꎬａｎｄｔｈｅｓｙｓｔｅｍｔｅｓｔ.Ｔｈｅｔｅｓｔｒｅ￣ａｎｄｈａｓｈｉｇｈｖａｌｉｄｉｔｙａｎｄｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙ.(上接第１４２页)

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｃｏｎｃｒｅｔｅꎻｏｐｔｉｍｕｍｍｉｘｉｎｇｒａｔｉｏꎻｆｕｌｌｍｉｘｅｄｆｅｅｄꎻｍｉｘｅｒꎻｎａｖｉｇａｔｉｏｎ

ｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｏｆｔｈｅｗｈｏｌｅｍｉｘｅｒｉｓｖｅｒｙｈｉｇｈꎬｗｈｉｃｈｃａｎｍｅｅｔｔｈｅｄｅｓｉｇｎｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓꎬ

ＡｂｓｔｒａｃｔＩＤ:１００３－１８８Ｘ(２０１９)０１－０１３８－ＥＡ

ＤｅｓｉｇｎｆｏｒＲａｓｐｂｅｒｒｙＰｒｕｎｉｎｇＲｏｂｏｔ

(ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬＣｈｉｎａＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＢｅｉｊｉｎｇ１０００８３ꎬＣｈｉｎａ)

ＭｅｎｇＦａｎｊｉａꎬＬｉｕＴａｉｙａｎｇ

Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｔｈｅｒａｓｐｂｅｒｒｙｉｓｃｕｌｔｉｖａｔｅｄｉｎａｌａｒｇｅａｒｅａｏｆｏｕｒｃｏｕｎｔｒｙｂｏｒｄｅｒａｒｅａｓ.Ｐｒｕｎｉｎｇｉｓｅｓｐｅｃｉａｌｌｙｉｍｐｏｒｔａｎｔｆｏｒｒａｓｐ￣

ｂｅｒｒｉｅｓｈａｖｅｇｏｏｄｇｒｏｗｔｈꎬａｎｄｐｒｕｎｉｎｇｒｅｑｕｉｒｅｓａｌｏｔｏｆｍａｎｐｏｗｅｒ.Ｌｉｍｉｔｅｄｂｙｇｅｏｇｒａｐｈｉｃａｌｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓꎬｔｈｅｆｒｏｎｔｉｅｒａｒｅａｉｓｓｐａｒｓｅｌｙｐｏｐｕｌａｔｅｄꎬａｎｄｔｈｅｈｕｍａｎｃｏｓｔｉｓｈｉｇｈꎬｓｏｉｔｉｓｖｅｒｙｎｅｃｅｓｓａｒｙｔｏｄｅｖｅｌｏｐｔｈｅｐｒｕｎｉｎｇｒｏｂｏｔｔｏｒｅｄｕｃｅｔｈｅｃｏｓｔｏｆｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ.Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅａｃｔｕａｌｎｅｅｄｓｏｆｐｒｕｎｉｎｇｒａｓｐｂｅｒｒｙｉｎｔｈｅｅａｒｌｙｓｐｒｉｎｇꎬｗｅｄｅｖｅｌｏｐｅｄａｒａｓｐｂｅｒｒｙｐｒｕｎｉｎｇｒｏｂｏｔ.Ｔｈｅｒｏｂｏｔｉｓｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｏｆｔｈｅｕｐｐｅｒｃｏｍｐｕｔｅｒａｎｄｔｈｅｌｏｗｅｒｃｏｍｐｕｔｅｒａｓｔｈｅｃｏｒｅꎬａｎｄｒｅａｌｉｚｅｓｔｈｅｒｅａｌａｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅｗｏｒｋꎬａｎｄｅｆｆｉｃｉｅｎｔｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｔｈｉｎｂｒａｎｃｈｅｓꎬｂｒｏｋｅｎｂｒａｎｃｈｅｓｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇａｎｄａｎｄｃａｎａｄａｐｔｔｏａｌｌｋｉｎｄｓｏｆｃｏｍｐｌｅｘｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｉｎｔｈｅｆｉｅｌｄ.Ｉｎｔｈｅｅａｒｌｙｓｐｒｉｎｇｓｅａｓｏｎꎬｉｔｃａｎｒｅａｌｉｚｅｔｈｅｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅｏｆｔｈｅｒａｓｐｂｅｒｒｙｐｒｕｎｉｎｇꎬａｎｄｔｈｅｄｅｎｓｅｔｈｉｎｂｒａｎｃｈｅｓａｎｄｂｒｏｋｅｎｂｒａｎｃｈｅｓｃａｎｂｅｃｕｔｏｆｆｃｌｏｓｅｔｏｔｈｅｇｒｏｕｎｄ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｐｒｕｎｉｎｇｒｏｂｏｔꎻｒａｓｐｂｅｒｒｙｅｎｇｒａｆｔｍｅｎｔꎻｍａｃｈｉｎｅｖｉｓｉｏｎꎻｉｍａｇｅｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎꎻｓｅｒｉａｌｐｏｒｔｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ

－ｔｉｍｅｉｍａｇｅａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎｂｙｕｓｉｎｇｔｈｅｍａｃｈｉｎｅｖｉｓｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ.Ｂｙｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇｐｒｕｎｉｎｇｒｏｂｏｔｆｏｒｗａｒｄꎬｌｅｆｔａｎｄｒｉｇｈｔａｒｍ

ｃｕｔｏｆｆ.Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｒａｓｐｂｅｒｒｙｐｒｕｎｉｎｇｒｏｂｏｔｈａｓｇｒｅａｔｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙａｎｄａｄａｐｔａｂｉｌｉｔｙｗｈｅｎｗｏｒｋｉｎｇｉｎｔｈｅｆｉｅｌｄꎬ

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