机械工程学报

作者：周宇杰, 吴强, 贺磊盈, 赵润茂, 贾江鸣, 陈建能, 武传宇

单位：1. 浙江理工大学机械与自动控制学院 杭州 310018;2. 浙江省种植装备技术重点实验室 杭州 310018

关键词：采摘机器人,名优茶,3P-Delta机械臂,Bézier曲线,滑模控制,系统集成；

基金：国家自然科学基金(51975537, 52105284)、浙江省领雁计划(2022C02052)和财政部和农业农村部：国家现代农业产业技术体系资助项目。

针对名优茶采摘劳动力短缺的现状，设计了一种适用于自然环境下作业的名优茶采摘机器人。系统由采摘机械手、3P-Delta机械臂、视觉系统和主控系统构成。机器人通过深度相机获取茶蓬图像，利用深度学习和骨架法计算采摘点。从名优茶的生长特征出发，建立了机械臂采摘轨迹模型，采用Bézier曲线对茶叶采摘路径进行优化，降低了机械臂在快速运动过程中的加速度突变，提高了采摘运动的平滑性。利用虚功原理建立机械臂动力学模型，基于滑模控制设计了机械臂采摘控制策略，优化了控制算法中的指数趋近律，有效地抑制了滑模面在快速趋近时的抖振现象。实地测试结果表明，采摘机器人能够实现名优茶的采摘，采摘率和完整率分别为75.53%和54.68%，平均采摘速度为0.451颗/s。

来源：2022年第19期

《机械工程学报》期刊编辑部

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