串收番茄采摘机器人的设计与研究

摘要

番茄是设施农业种植面积最大的品种之一,随着农业生产劳动力日益紧缺,实现设施农业中番茄的自动化采摘迫在眉睫.通过分析温室种植串收小番茄的物理力学特性以及种植环境,针对串收番茄设计了串收番茄采摘机器人,由行走机构、识别系统、机械臂、末端执行器以及控制系统等部分组成.其中行走机构可在地面和轨道上运行,并能实现原地转向,可适应在温室种植环境中工作;结合yolo v3和传统图像处理方法对番茄果梗采摘点进行识别,并基于深度相机获取了果梗采摘点的空间坐标;设计了夹剪一体的番茄专用末端执行器,实现对果梗的剪切与夹持;基于ROS系统搭建了番茄采摘机器人的控制系统.试制的串收番茄采摘机器人样机在现场采摘试验中,采摘成功率为93％,采摘效果良好.