第１８卷第２期２０２３年２月中国科技论文ＣＨＩＮＡＳＣＩＥＮＣＥＰＡＰＥＲＶｏｌ．１８Ｎｏ．２Ｆｅｂ．２０２３番茄采摘机器人模块化设计与分析杨乐平１，王加泽１，朱宣任１，张健滔１，何斌１，刘士辉２，黄允１，翟彬梁１（１．上海大学机电工程与自动化学院，上海２０００７２；２．上海孙桥现代农业联合发展有限公司，上海２０１２１０）摘要：针对蔬菜大棚中的番茄生长周期短、产量大，在成熟期需要大量人力来采摘的问题，设计了一款番茄采摘机器人系统，包括多自由度机器人、视觉识别系统、运动控制系统、柔性末端执行器等。机器人通过深度相机和识别算法完成番茄的识别定位，并实时反馈给控制模块，基于ＲＯＳ实现机器人的运动规划，配合柔性末端执行器实现番茄的采摘。对机器人关键部件进行了有限元分析，获得了部件的应力分布，校验了其安全可靠性。建立了采摘机器人运动学方程，并利用ＭＡＴＬＡＢ进行了仿真分析，求解出采摘机器人的工作空间。基于ＡＤＡＭＳ建立了采摘机器人动力学仿真模型，通过仿真求解出各关节所需力矩。制作了番茄采摘机器人样机，在实验室环境下进行了采摘试验，验证了采摘机器人系统设计的有效性。关键词：番茄采摘机器人；模块关节；运动学分析；动力学分析；有限元分析中图分类号：ＴＰ２４２．６文献标志码：Ａ文章编号：２０９５２７８３（２０２３）０２０２１５０９开放科学（资源服务）标识码（ＯＳＩＤ）：ＭｏｄｕｌａｒｄｅｓｉｇｎａｎｄａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｏｍａｔｏｈａｒｖｅｓｔｉｎｇｒｏｂｏｔＹＡＮＧＬｅｐｉｎｇ１，ＷＡＮＧＪｉａｚｅ１，ＺＨＵＸｕａｎｒｅｎ１，ＺＨＡＮＧＪｉａｎｔａｏ１，ＨＥＢｉｎ１，ＬＩＵＳｈｉｈｕｉ２，ＨＵＡＮＧＹｕｎ１，ＺＨＡＩＢｉｎｌｉａｎｇ１（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｔｒｏｎｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＡｕｔｏｍａｔｉｏｎ，ＳｈａｎｇｈａｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０００７２，Ｃｈｉｎａ；２．ＳｈａｎｇｈａｉＳｕｎｑｉａｏＭｏｄｅｒｎＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅＪｏｉｎｔＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０１２１０，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏｍａｔｏｅｓｉｎｖｅｇｅｔａｂｌｅｇｒｅｅｎｈｏｕｓｅｓｈａｖｅａｓｈｏｒｔｇｒｏｗｔｈｃｙｃｌｅａｎｄａｌａｒｇｅｙｉｅｌｄ，ｗｈｉｃｈｒｅｑｕｉｒｅｓａｌｏｔｏｆｍａｎｐｏｗｅｒｔｏｈａｒｖｅ...
