一、農業機器人作業系統
傳統農業生產費時費工,需大量人力進行作業,因此以機器人代替人力進行作業,是一個 未來的重要發展趨勢。生物機電工程學系近幾年致力於機器人在農業應用之研究,建立一 系列之研究基礎與成果,包括蔬果嫁接機器人、番茄採收機器人、草莓機器人採收系統、 甜椒採收機器人、植物工廠自動化萵苣採收機構等。
介紹如下: :
蔬果嫁接機器人
使用橡膠軟管作為嫁接材料,分為根砧處理裝置、接穗 處理裝置和套管裝置等三大部份。接穗處理裝置和根砧 處理裝置各設有一傾斜刀片,可自動將種苗切削出嫁接 接合面,傾斜角度可依作業需要調整。套管裝置可將橡 膠軟管自動剪切成一固定長度,再自動將根砧與接穗分 別插入套管內,完成嫁接動作。適用於根砧及接穗苗莖 粗差異不大之蔬果種苗,如茄科、葫蘆科等作物。嫁接 作業精度高,嫁接成功率可高達95%以上,每小時嫁接 作業能量為360株。
番茄採收機器人
可進行溫室番茄自動採摘作業,包含機器手臂、採摘爪 具、真空吸附裝置、機械視覺及機器人載台等,並以 LabVIEW 7.1建構控制系統。本研究視覺判斷成功率為 100%,果實吸附成功率達93.3%,採摘成功率為73.3%。
植物工廠自動化萵苣採收機構
可進行植物工廠內自動化萵苣採收,連續作業採收萵苣, 採收成功率為92.85%。採收每盤14株萵苣所需時間約為 17分40秒,單行萵苣採收時間約為115秒。
草莓機器人採收系統|
結合市售多軸機械手臂與機器視覺軟體,研製出合適之 草莓採摘夾具。以ANFIS方法辨識草莓成熟度其辨識準 確率可達92.5%,平均採摘成功率為87.5%。
二、植物工廠
三、神經電生理研究
多通道記錄法因可以同時在動物腦中多個部位記錄數十到數百個單一神經細胞的活性,是最 近神經電生理一個重要研究方法上的突破。神經元群之多通道動作電位記錄是一項入門門檻 極高的實驗方法,牽涉到電極的製備、開顱手術、定位埋設及清醒行為訓練等複雜程序。在 最近五年,我們發展了兩套簡易製程,可以在實驗室中利用所購得的金屬微細絲,配合實驗 所需,自行加工製造各種構型的低成本且品質穩定之多通道電極。此外,在電生理的研究中, 如何分類單一電極所收到的不同神經元之動作電位波形,是訊號分析工作中關鍵的問題。對 此問題我們完成了幾項工作,包括提出高效率及高準確率的分類法,與有效分析模糊群落的 方法。此外,對於與電生理相關的感覺刺激與行為記錄設備開發,也透過跨領域的合作,完 成了雷射熱痛刺激的溫度預測模式以及可3D追蹤動物行為軌跡的設備,這些技術上的成果均 已發表在Journal of Neuroscience Methods Journal of Biomedical Optics Neural Networks、 The Journal of Physiological Science等著名專業期刊。
利用這些自製的研究工具搭配其他商化的設備,我們完成了關於痛覺的中樞處理機制的研究, 包括神經痛的三叉神經模式與Cav3.2鈣離子通道的影響,成果發表在知名期刊Journal of Neuroscience 及Molecular Pain。也完成了Dopamine D2 agonist引發locomotion 行為有關的中 樞機制之研究、酒精對小腦golgi神經元功能之影響,以及延腦對於交感神經節律性調節之探 討,成果也都發表在Psychopharmacology、Alcoholism、The Cerebellum Neuroscience Letters 等知名期刊。