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2.4 本章小结..15

第三章 苹果采摘机器人控制系统设计.16

3.1 苹果采摘机器人控制系统硬件设计...17

3.1.1视觉系统.18

3.1.2 感知系统19

3.1.3 交流伺服系统....20

3.1.4 运动控制器21

3.1.5 输入输出模块22

3.1.6 数据采集卡23

3.2 苹果采摘机器人控制系统软件设计...24

3.2.1 软件结构组成25

3.2.2控制流程图.26

3.3本章小结26

第四章 苹果采摘机器人路径规划..27

4.1目标搜索路径规划....27

4.2目标采摘路径规划....27

   4.2.1 人工势场法..28

   4.2.2  C空间法28

4.3  基于C空间的障碍建模路径规划..30

4.3.1 点障碍C空间计算方法.31

4.3.2 直线障碍C空间计算方法.32

4.4 本章小结...32

第五章 实验和仿真...33

5.1 机械手臂的MATLAB运动仿真.33

     5.1.1建立运动学方程....33

5.1.2机械手臂建模34

5.1.2 仿真结果...35

5.2 传感器实验....36

5.3 本章小结36

第六章 总结与展望...37

6.1 研究总结37

6.2 工作展望38

参考文献.39

致谢.....41

第一章 绪论

1.1课题的背景及意义

随着计算机网络、机械电子、信息以及人工智能等技术的不断进步，人类对于机器人的研究迈入了一个全新的阶段[1]。与人类生活密切相关的农业生产为机器人的应用提供了广阔的空间。在果蔬生产作业中，收货采摘是整个作业的开端也是最重要的一环，采摘作业的质量和效率直接影响到果蔬的储存、加工和销售。

由于采摘作业的复杂性，采摘自动化程度仍然很低。目前在我国的大部分地区，依然以人工采摘作业为主。人工采摘需要大量的劳动力，采摘周期长、效率低、而且会受到天气以及采摘人员自身身体情况等多种因素影响，大大降低了采摘效率，严重影响了经济效益，高强度的人工采摘作业也会影响了采摘人员的身体健康。为了节省人力、降低采摘劳动强度、提高采摘效率和经济效益，设计一种更为先进的采摘机器人势在必行[2]。采摘机器人的广泛应用不仅可以节省大量的劳动力，提高了生产效率，降低了生产成本。更对加快我国的农业机械化进程具有重大意义[3-5]。

1.2采摘机器人的特点

工业机器人通常处于可控制的人工环境内，并以结构确定，材质均匀的物体为操作对象，而农业采摘机器人的采摘环境非常复杂，采摘的都是娇嫩易受损的水果为主。果蔬采摘机器人通常有下面这些不同：

1 作业环境的非结构性。农作物的生长受到季节，温度，地理位置，光照等多种因素的影响，而农作物的生长环境决定了采摘的机器人的工作环境，因此采摘机器人需要适应多种自然环境。

 2采摘作业的复杂性。采摘作业多数是在行进间完成采摘作业的，在农业领域的生成作业中，行走并不是连接出发点和重点的最短路径，而是需要复杂的避障和判断，选择最佳路径。

3具有良好的适用性和可编程性。由于采摘机器人的对象复杂易伤，采摘机器人的工作环境也受到多种因素影响，因此采摘机器人需要有广泛的适用性和改变部分软硬件就可以进行多种作业的能力[6]。

4作业对象和价格的特殊性。目前我国尚处于发展阶段，农村的教育水平和经济发展尚不足以满足造价高昂、操作复杂的机器人的推广，因此采摘机器人必须操作

简单易学，价格在农民的可承受范围才可以被广泛使用[6]。 (责任编辑：qin)