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作者：米爾 隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式和視覺技術(shù)的發(fā)展，農(nóng)業(yè)采摘機器人的應(yīng)用已逐漸成為了智慧農(nóng)業(yè)的新趨勢，通過機器視覺技術(shù)對農(nóng)作物進行自動檢測和識別已成為采摘機器人設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)之一，這決定了機器人的采摘效果和農(nóng)場的經(jīng)濟效率。目前市面上最常見的是基于單片機開發(fā)的自動采摘機器人，但是隨著人工智能的快速發(fā)展，通過建立神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基于大量圖像數(shù)據(jù)訓(xùn)練的識別方法成為新一代智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展必不可缺的硬性條件。 
智慧農(nóng)業(yè) 作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機器人升級芯片的選擇，FPGA實時高速采集功能，搭配ARM端高性能處理系統(tǒng)搭建機器人自動識別采摘系統(tǒng)不為是最優(yōu)的選擇。Xilinx公司的Zynq 7000 系列的芯片作為控制器，既可以完成機器視覺算法，又可以實現(xiàn)對機器人的控制程序。此外，F(xiàn)PGA特有的并行處理能力可同時對多個目標(biāo)進行識別采摘，提高了采摘效率；在此期間，可以通過優(yōu)化算法和訓(xùn)練學(xué)習(xí)圖像數(shù)據(jù)，對果實好壞進行分揀。
農(nóng)產(chǎn)品識別系統(tǒng)的工作流程可分為以下幾個步驟： (1) 攝像頭采集圖像，將圖像信息通過串口發(fā)送到FPGA，預(yù)處理圖像數(shù)據(jù)。 (2) 調(diào)用ZYNQ芯片的識別算法程序包 ，識別農(nóng)產(chǎn)品的種類，成熟度，大小等相關(guān)信息。 (3) 通過網(wǎng)絡(luò)、多媒體接口把相應(yīng)的農(nóng)產(chǎn)品信息顯示在觸摸屏和云端，實時監(jiān)控畫面并記錄采摘信息。 (4) 在通過FPGA和軟件的協(xié)調(diào)下，對圖像中水果坐標(biāo)信息進行計算，控制電機運轉(zhuǎn)機械臂對成熟果實進行采摘操作。
基于Zynq 7000系列FPGA農(nóng)業(yè)生產(chǎn)識別系統(tǒng)流程框架圖 隨著農(nóng)業(yè)升級硬件需求的不斷增加，米爾電子基于Xilinx Zynq 7000系列7Z010/7Z020處理器，設(shè)計了一款簡單易開發(fā)的單板Z-turn Board，大容量存儲設(shè)計，支持系統(tǒng)長期數(shù)據(jù)存儲；擁有豐富的接口，攝像頭接口，HDMI顯示接口，LCD 接口，可連接高清觸摸屏幕，顯示各類數(shù)據(jù)信息，實現(xiàn)就地監(jiān)控和農(nóng)作物實時管理；擁有千兆網(wǎng)口和CAN，PMOD，豐富的I/O等數(shù)據(jù)通訊接口，可輕松應(yīng)對各類場景下的多種功能需求。并且該單板支持PYNQ設(shè)計平臺，設(shè)計人員可以通過Python語言和庫，利用Zynq中融合可編程邏輯和微處理器的優(yōu)勢來快速構(gòu)建更強大的嵌入式系統(tǒng)。
米爾基于Xilinx -7Z010/20單板 附基于Xilinx -7Z010/20處理的MYS--7Z010/20單板資料： SOC：Xilinx Zynq-7010/20 高性能雙核ARM Cortex-A9處理系統(tǒng)（PS），F(xiàn)PGA架構(gòu)：可編程邏輯單元 XC7Z010（28K，約43萬邏輯門 ）XC7Z020（85K，約1.3M邏輯門）。 系統(tǒng)內(nèi)存：1GB DDR3 SDRAM（512MB*2）、 存儲：QSPI 默認(rèn)16MB，TF CARD槽（支持外部啟動） 網(wǎng)絡(luò)：一路千兆網(wǎng)口 視頻：HDMI接口 USB：USB HOST*2 JTAG：1路PS/PL復(fù)用 JTAG接口（進行編程調(diào)試下載） 供電：5V/0.5A 為了開發(fā)的多樣性，米爾還為Z-turn Board設(shè)計出專屬Z-turn IO cape，擴展了Z-turn 的普通IO，ADC，LCD，攝像頭接口等，能搭配更多的外設(shè)模組共同使用。大大擴展了開發(fā)場景。
Z-turn+Z-turn IO Cape |
