論文の概要: An Aerial Manipulator for Perception-Driven Flower Targeting Toward Contactless Pollination in Vertical Farming
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2605.06759v1
- Date: Thu, 07 May 2026 16:58:28 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-05-11 19:43:38.51703
- Title: An Aerial Manipulator for Perception-Driven Flower Targeting Toward Contactless Pollination in Vertical Farming
- Title（参考訳）: 垂直農業における非接触汚染を目的とした知覚駆動型フラワー用空中マニピュレータ
- Authors: Chenzhe Jin, Zhuohang Wu, Yifan Cai, Xiangqi Li, Jan Ming Kevin Tan, Narsimlu Kemsaram, Valerio Modugno,
- Abstract要約: 自然汚染物質の減少は、制御された屋内農業における作物生産に大きな課題を生んだ。
本稿では, 垂直農業環境における花の検出, 局在化, アプローチのための空中マニピュレータプラットフォームを提案する。
提案システムは,PX4プラットフォーム上でのRGBDに基づく知覚,MPPIに基づく無人航空機(UAV)制御,および高精度エンドエフェクタ位置決めのための軽量2DoFマニピュレータを統合した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.3689479395095843
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- Abstract: The decline of natural pollinators has created a major challenge for crop production in controlled indoor agriculture, particularly in vertical farming environments where natural insect pollination is absent. This motivates the development of robotic systems capable of performing precise flower targeting tasks while minimizing physical interference with delicate floral structures. This paper presents an aerial manipulator platform for perception driven flower detection, localization, and approach in vertical farming environments. The proposed system integrates onboard RGBD based perception, model predictive path integral (MPPI) based unmanned aerial vehicle (UAV) control on a PX4 platform, and a lightweight 2DoF manipulator for precise end effector positioning. The platform is evaluated in both MuJoCo simulation and UAV lab experiments using a flower targeting testbed. The experimental results demonstrate stable UAV flight, reliable flower localization, and centimeter level end effector positioning accuracy. In simulation, the proposed controller achieves consistent trajectory convergence and accurate target alignment. In the real world UAV lab environment, the integrated perception control manipulation framework enables stable flower targeted positioning and end effector alignment under constrained aerial operation. These results validate the proposed aerial manipulator as a robust robotic carrier and positioning framework for future contactless pollination systems. While the current study focuses on perception guided targeting and positioning, the developed platform provides a practical foundation for integrating advanced contactless end effectors, including acoustic based pollen manipulation modules, in future work.
- Abstract（参考訳）: 自然汚染物質の減少は、コントロールされた屋内農業、特に天然昆虫の受粉が欠如している垂直農業環境において、作物生産の大きな課題を生み出している。
これは、繊細な花の構造との物理的干渉を最小限に抑えつつ、精密な花のターゲティングタスクを実行するロボットシステムの開発を動機付けている。
本稿では, 垂直農業環境における花の検出, 局在化, アプローチのための空中マニピュレータプラットフォームを提案する。
提案システムは,PX4プラットフォーム上でのRGBDに基づく知覚,MPPIに基づく無人航空機(UAV)制御,および高精度エンドエフェクタ位置決めのための軽量2DoFマニピュレータを統合した。
このプラットフォームは、MuJoCoシミュレーションとUAV実験の両方で、花をターゲットとしたテストベッドを用いて評価されている。
実験の結果, 安定なUAV飛行, 花の局在, およびセンチメートルレベルエンドエフェクター位置決め精度が示された。
シミュレーションでは,一貫した軌道収束と正確な目標アライメントを実現する。
実世界のUAV実験室環境において、認識制御操作フレームワークは、安定な花を標的とした位置決めと、制約された空中操作下でのエンドエフェクタアライメントを可能にする。
これらの結果は, 航空マニピュレータをロバストなロボットキャリアとして, 将来の無接触受粉システムのための位置決めの枠組みとして検証した。
本研究は, 対象の認識と位置決めに焦点をあてるものであるが, 開発プラットフォームは, 音響ベースの花粉操作モジュールを含む高度な接触のないエンドエフェクターを, 将来的な作業に統合するための実践的基盤を提供する。
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