黃煜宸,李陽瑞,朱彤天,季嘉佳*,楊 燕,顧 巖
(1.江蘇省鎮江第一中學,江蘇 鎮江 212013;2.江蘇省鎮江中學,江蘇 鎮江 212017)
我國設施番茄種植面積世界第一,產量大,采摘環境惡劣,人工采收成本高[1-3]。番茄采摘機器人是實現自動化采摘、提高采摘效率、降低人工成本的重要手段,同時也是目前農業機器人領域的研究熱點。
日本與歐美等發達國家較早展開了相關研究,各種采摘機器人已經投入使用。東京大學HIROAKI YAGUCHI 等[4]研發的番茄采摘機器人,由雙目立體相機識別后,末端執行器通過夾持扭轉方式實現果實收獲,平均采摘時間提高到23 s。國內雖然起步較晚,但已取得了不錯的進展。中國臺灣宜蘭大學CHIU 等[5-7]提出一種剪叉可升降式番茄采摘機器人,通過相機的移動實現不同位置番茄的檢測定位,實現番茄的采摘。
本文針對江蘇設施番茄種植園設施農藝要求,設計了一種溫室番茄采摘機器人,對其視覺識別系統、末端執行器、機械臂、底盤、輔助照明機構以及控制系統等進行詳細的介紹,并通過試驗驗證,為番茄采摘的機械化提供技術支撐。
本文針對江蘇設施番茄種植園培育的番茄果實進行研究,設施栽培具有陽光充足、日照時間長、冬暖夏涼、便于機械化收獲等優勢,如圖1 所示,壟高15~25 cm,壟面寬80 cm,壟底寬1 m,壟間距80~100 cm,便于底盤的行走,進而實現采摘作業。一壟雙行,行距40 cm,株距30~35 cm。

圖1 設施番茄生長環境
番茄采摘機器人總體結構如圖2 所示,番茄采摘機器人由視覺系統、機械臂、末端執行器、升降機構、底盤、控制系統等組成。……