基于机器视觉的蔬果辅助采摘装置系统设计与优化

曹琨，张姗姗

河南牧业经济学院信息工程学院（郑州 450044）

人工采摘是我国传统采摘方法，存在效率低、成本高、安全风险大等问题[1]，采摘果实就直接识别抓取果实，必须先使机器人准确地识别蔬果和枝条障碍，才能兼顾采摘成功率、损伤率以及采摘时间三个目标。

杨文亮等[2]提出了一种基于气压驱动的球状果实采摘机器人末端执行器，其主要采用气压驱动两平移手指夹持果实，再利用气压驱动旋转刀片绕一侧手指切割果柄，并分析了利用气压驱动实现果实夹持与果柄切割的优点，样机自制零件结构工艺性好，外购零件标准化程度高。迟颖[3]对果蔬采摘机械手进行了设计，以PLC控制器作为控制中心，对果蔬采摘器工作提供程序命令，控制其末端执行器，果蔬收集装置及移动装置等实现果蔬采摘全自动化。王欣等[4]提出了一种以Kinect V2设备作为机器人的视觉部分来摘取果蔬的系统。采用Kinect V2视觉设备获得空间的深度图像，由相机的成像模型原理获得果蔬的三维坐标，将数据传递给NAO机器人进行逆运动学分析，并对机器人抵达目标物进行路径规划和可行性分析，根据机器人和果蔬的三维空间相对位置关系，选取最佳的行走路径和采摘策略。

前人的研究同时无法兼顾采摘成功率、损伤率以及采摘时间三个目标。为此，借鉴前人研究，结合机器视觉技术，研究一种综合性能更高的蔬果辅助采摘装置系统，以期提高蔬果采摘效率和质量。……