高 虎

(海口托贝乐科技有限责任公司，海南 海口 570105)

在社会科技进步和相关技术的创新发展下，蓝牙技术开始被人们广泛地应用到生活、生产的各个方面，蓝牙作为一种短距离无线通信技术标准，具备低成本、方便快捷的特点，其能够替代数字设备和计算机外设之间的线缆连接，促进数字化设备之间的无线组网。

在信息技术的快速发展下，越来越多的高新技术被应用到农业领域，农业信息技术进入到新的发展时代，农业物联网、农业采摘机器人等被引入到现代农业发展中。采摘机器人在农产品采摘管理中的应用能够有效节省采摘成本，降低人们的劳动强度。

本文以自主研发设计的蘑菇采摘机器人为平台，打造出了在温室环境下的作物采摘遥控系统，旨在借助蘑菇智能采摘运动调度控制系统更好地把控采摘机器人的作业。

1 数据采集系统发展概述

在社会经济和科技的支持下，数据采集系统得到了快速发展，在社会范围内打造出了全新性能的智能数据采摘系统。数据智能采摘系统中的短距离无线传输信息技术、蓝牙信息技术的发展能够为数据采集系统的稳定运行提供重要支持[1]。

智能化数据采集系统以高性能的微处理器为基本核心，在系统运作时会使用到高性能的传感器、数据存储芯片、数据通信模块，在这些系统的配合作用下会提升数据系统的响应速率，增强数据信息利用的安全性、可靠性。数据采集系统的基本框架如图1所示。

图1 数据采集系统组成框图

数据采集系统的数据采集由高精准度的传感器负责，在传感器的作用下会将外界的物理量转变为电压信号。数据采集系统的数据转换部分能够对模拟电压信号实现A/D的转换，在转换之后将数字信号输出到核心控制部分。数据采集系统的核心控制功能由微控制器的软硬件实现。微控制器在使用时能够有效控制数据信息的传递时间、间隔时间和发展速率。数据存储部分可以用来存储采集数据，将数据采集信息的间隔时间、运动速率等参数全面记录下来。数据通信模块会为智能数据的采集和整理提供重要的功能支持，最终完成信息的长距离传输和短距离传输[2]。

2 蓝牙和其它无线通信技术的综合比较

在通信技术和信息技术的深入发展下，以蓝牙为代表的短距离无线通信技术也开始进入一个成熟的发展阶段，在各个领域的发展中扮演了十分重要的角色。

蓝牙的有效范围在10m左右，如果蓝牙的发射功率增加，蓝牙的有效范围将会达到100m。在这个范围内，具有蓝牙功能的设备都能够进行无线网络连接，连接之后的蓝牙数据传输速率会达到每秒3Mb。在蓝牙技术和宽带技术的充分融合下会进一步提升蓝牙的通信速率。与其它频段上的工作相比，蓝牙的跳变时间和数据分组比较短暂，在运作时有效提升了链路的稳定性，能够避免蓝牙和ISM频段上其它系统、微波炉系统的相互干扰[3]。

3 基于蓝牙技术的蘑菇智能采摘多运动调度控制系统

3.1 智能采摘多运动调度控制系统

3.1.1 蘑菇采摘的本体运动系统

蘑菇采摘本体运动系统由图像运输采集、多轴带动抓手运动、托盘放置运动、本体运行系统等共同组成，在这些系统的作用下能够实现对蘑菇采摘、蘑菇放置等一系列操作的精准化控制。

3.1.2 蘑菇升降调动采摘车的运动系统

在开展蘑菇采摘操作时，为了能够提升采摘的效率，需要使用多个智能采摘车同时完成蘑菇的采摘操作。在蘑菇采摘的过程中为了能够实现多层系统的共同使用和调度管理，需要将升降系统引入到蘑菇采摘工作中。

3.1.3 蘑菇智能盛放更换托盘跟随系统

蘑菇智能盛放更换托盘跟随系统在运作时会根据实际情况进行运作，在采摘的蘑菇数量超过一定比例时可以在第一时间更换蘑菇的托盘系统。

3.2 基于蓝牙技术的蘑菇智能采摘多运动调度控制系统

基于蓝牙技术的蘑菇智能采摘多运动调度管理中为了避免出现线缆跟随的问题，在各个系统运作时多使用锂电池，并通过无线数据传输方式强化各个子系统内部的连接。无线蓝牙技术在蘑菇智能采摘运动调度控制工作开展的过程中起到十分重要的促进作用，在这个过程中可以使用无线数据传输系统增强各个子系统的连接，在蓝牙技术和通信技术的作用下可以通过统一软件调度控制平台实现对多个运动控制系统的监督控制[4]。

基于蓝牙技术的蘑菇智能采摘多运动调度系统应用实时性的图像来识别蘑菇，在识别蘑菇之后会通过无线蓝牙通信技术对运动系统进行跟踪管理，根据管理结果进行转换设置，将有用的采摘信息切换到平台系统上。

3.2.1 系统硬件模块的设计

3.2.1.1 数据信息的采集处理模块

数据采集信息模块能够完成对现场数据信息的采集、转换和存储应用，整个信息模块是系统运作的核心模块。数据信息采集模块不仅能够处理传感器收集上来的数据信息，而且还能够处理转入到ADC的外界传感信号。

整个系统模块包含模拟温度传感器AD22103、单轴加速度传感器ADXL103和双抽加速度传感器ADXL203。这些传感器能够用来收集作业现场的信息。ADC采用了MAX197BCNI传感器，传感器设置了8个模拟输入通道、12个二进制输出、100ksps采样速率、6μs转换时间，经过一系列的转换之后能够满足系统运作需求[5]。

3.2.1.2 蓝牙通信模块

在蓝牙模块的作用下能够将蓝牙和其它关联设备连接在一起，整个系统模块在设计时参考英国某公司的生产方案，将蓝牙芯片的加工作为设计核心。蓝牙芯片是一个2.4GHz的系统，会根据系统运作实际情况进行集成射频和天线的设计。

3.2.1.3 处理器和电源模块

在综合比较多个类型处理器能力、性价比的基础上，选择使用爱特梅尔公司生产的ATmegal128L处理器作为核心处理器，整个处理器包含8位AVR单片机，对数据信息显示出较强的处理性能。同时，这个处理芯片在连接8MHz晶体时，其CPU会显示出较强的处理能力。在系统运作时根据各个芯片、模块对电力资源的使用需求设计出5V和3.3V 2个电源。

3.2.2 系统软件模块的设计

系统软件模块的设计要注重与系统硬件配合在一起，具体包含数据信息采集、数据信息整理、数据通信、人机交互。为了能够完善以上系统的功能，需要完成模块驱动程序的编制、操作系统的移动、文件系统的打造、人机交互程序的绘制等。

3.2.2.1 系统模块驱动程序以及文件系统

模块驱动程序包含多个形式的系统驱动形式，在具体实施操作时，人机交互程序是对键盘运作的一种初始化处理，这个程序在运作时能够精准检测用户按键数值，根据需要完成相应的操作[6]。

3.2.2.2 系统应用程序和编译的下载

系统应用程序在运作时可以对系统的工作状态进行自由转换，这些能够自由切换的程序包含系统的启动管理、系统运作的信息收集、蓝牙设备的监督控制、异常数据信息的处理。各个应用程序的运作以PC机作为重要平台，在WinAVR的环境下完成信息的编写，之后通过下载软件和ISP总线接口将编写的程序文件下载到芯片区域。核心处理器在复位之后会自动运行程序存储区的信息。

4 基于蓝牙技术的蘑菇智能采摘多运动调度控制系统架构和分支实现原理

4.1 图像识别分支原理

蘑菇分类采摘通过蘑菇直径大小来进行区分，在这个期间需要在精准确定蘑菇坐标位置的基础上完成智能化采摘。而以上工作的顺利实现都离不开图像识别技术。基于蓝牙技术的蘑菇智能化采摘调度管理架构会使用200万像素的黑白工业相机获得蘑菇图像。

在黑白工业相机的使用下将整个拍摄区域划分为几个独立的相机拍摄范围较小的区域，在相机拍摄完成后使用实时性的软件接收和处理图像信息，之后对蘑菇的伞面直径进行精准计算，通过蘑菇伞面直径大小判定其是否符合采摘要求，在这个期间还需要给出符合采摘要求的蘑菇横纵轴坐标位置信息，这些信息会通过激光测距系统来完成供应和输出[7]。

4.2 多轴运动控制分支实现原理

系统图像在经过一系列的计算分析会给出符合采摘要求的蘑菇的坐标位置，在确定好坐标位置之后会将这些信息传输到多轴运动机构软件系统，蘑菇智能采摘系统的横纵轴会在指令的命令下自动带动抓取机构运动。

系统的Z轴会根据高度信息运动到蘑菇上方适合的位置，抓手会进行旋转抓取操作，在抓取蘑菇之后将其放在托盘中。为了能够提升运动效率，多轴运动是并行的状态，在具体运动时需要实时查询运动的位置信息，确保多轴之间不会出现碰撞的问题。同时，在这个过程中为了增强运动的协调性，在多轴运动的过程中要保证运动的合理，一系列运动之间不能够出现联动性碰撞，在彼此不发生碰撞的情况下会有效提升运动效率。

4.3 多层共用采摘系统升降分支实现原理

蘑菇种植框架采取的是6层架构，在具体实施操作时为了提升蘑菇的采摘成本，6层中每一个采摘操作完成之后需要将采摘系统及时升降到另外一层进行采摘，而这样的采摘实现需要得到升降系统的支持。为了保证升降操作的精准性，要尽可能将升降系统上升到高速大液压泵、低速小液压泵，在泄压时要采取快速卸压的方式，在实施液压操作的过程中借助升降平台、采摘系统蓝牙耳机实现信息的交互处理[8]。

4.4 蘑菇智能更换盛放托盘分支实现原理

蘑菇采摘系统在将一定数量的蘑菇放在托盘上之后就需要更换托盘，而托盘的更换离不开智能系统的支持，在智能升降系统的作用下会根据蘑菇采摘的需要来调节升降操作，在这个过程中还需要注重对采摘系统的前后跟进，最终实现对托盘的精准定位。

智能托盘系统和采摘系统之间可以选择使用无线蓝牙通讯设备进行彼此连接，并在系统密切联系之后对蘑菇采摘系统的运作情况进行全方位的调查研究，精准确定蘑菇采摘前后的上下位置。

4.5 蘑菇智能图像识别无损伤采摘系统的实际应用情况

蘑菇采摘图像识别系统在经过精密的设计和现场化测试分析之后会对蘑菇直径的大小做出精准辨别和定位，在具体实施的时候蘑菇采摘识别系统能够根据需要在无损伤抓取、托盘智能化发展之间相互转换，通过转换来提升蘑菇采摘效率，降低蘑菇采摘的人工消耗。

5 结束语

综上所述，将蓝牙技术应用到蘑菇智能采摘多运动调度控制系统，能够在蓝牙无线通讯技术的支持下减少线缆跟随所诱发的一系列问题，提升蘑菇智能化采摘运动数据信息传递交换效率。在使用一段时间后发现，基于蓝牙技术的蘑菇智能采摘多运动调度控制系统能够充分满足蘑菇智能化采摘的要求，提升了蘑菇的采摘效率。在现代工业和信息科技的深入发展下，越来越多的智能化技术形式开始被引入到农业生产领域，蘑菇智能化采摘系统就是时代背景下的一个重要发展。无线蓝牙技术在蘑菇智能化采摘中发挥出了十分重要的作用，在无线蓝牙技术的支持下能够实现对蘑菇智能化采摘的无线管理，充分提升蘑菇采摘的通讯效率，促进蘑菇采摘工作的深入发展。