名优茶采摘机器人的系统设计与试验

摘要：

针对名优茶采摘劳动力短缺的现状,设计了一种适用于自然环境下作业的名优茶采摘机器人.系统由采摘机械手、3P-Delta机械臂、视觉系统和主控系统构成.机器人通过深度相机获取茶蓬图像,利用深度学习和骨架法计算采摘点.从名优茶的生长特征出发,建立了机械臂采摘轨迹模型,采用Bézier曲线对茶叶采摘路径进行优化,降低了机械臂在快速运动过程中的加速度突变,提高了采摘运动的平滑性.利用虚功原理建立机械臂动力学模型,基于滑模控制设计了机械臂采摘控制策略,优化了控制算法中的指数趋近律,有效地抑制了滑模面在快速趋近时的抖振现象.实地测试结果表明,采摘机器人能够实现名优茶的采摘,采摘率和完整率分别为75.53％和54.68％,平均采摘速度为0.451颗/s.

关键词：采摘机器人、名优茶、3P-Delta机械臂、Bézier曲线、滑模控制、系统集成

所属期刊栏目：58

分类号：TP3(计算技术、计算机技术)

资助基金：国家自然科学基金;国家自然科学基金;浙江省领雁计划项目;现代农业产业技术体系

在线出版日期：2023-01-03（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共12页

页码：12-23