基于物联网感知的草莓采摘机器人设计

李泽宇，解迎刚，曹满鑫，罗 萌，张子轩

（北京信息科技大学 信息与通信工程学院，北京 100101）

0 引 言

据不完全统计，全世界草莓总产量约为5 000万吨/年，而我国则占到了约700万吨/年。草莓采摘作业是当前果蔬生产过程中比较费时和费力的环节。目前，草莓采摘主要依赖于人工作业，由果农直接将草莓从植株上采摘下来。然而人工采摘作业存在成本偏高、劳动强度大、采摘不及时等弊端。同时，当前我国人口老龄化现象较严重，农业劳动人口骤减。而随着自动化技术的发展，自动采摘作业将逐渐代替人类进行作业，可以大大降低采摘人员的劳动强度。因此，进行草莓采摘作业自动化的研究对于社会具有重要的现实意义。

然而，草莓的大小和颜色呈现非规则、非一致等特性，其生长环境的复杂性和农田环境的非结构化等特点共同决定了采摘设备的开发有一定的难度；而且由于草莓果实生长环境复杂，加之草莓果实生长密集，果实之间的遮挡问题很严重，给图像处理带来许多困难。虽然目前已有学者进行基于机器视觉方面的研究，但目前大多停留在某一方面理论层次的研究，如单纯的双目定位、机械手采摘路径优化等，而进行实际应用开发的研究很少。当前极个别的物化的应用研究均利用了基于PC上位机的OpenCV，即首先利用计算机视觉库进行图像处理，然后进一步通过控制采摘机械手对果实进行采摘。此举导致采摘设备开发成本高、体积大和功耗高，给自动化采摘作业的推广应用带来新问题。……