摘要
近年来，草莓成为重要的经济作物，在世界各地种植广泛，尤其是我国已经成为草莓最大的生产和出口国家，位居世界首位。草莓营养丰富，富含多种维生素，被人们成为“水果皇后”，深受广大消费者喜爱。但是草莓属于劳动密集型产物，草莓的种植和采摘全部依靠人力完成，果农的经济成本高，制约果农的收入。所以，随着农业种植采摘自动化的发展，实现草莓自动化采摘越来越有重要的意义。 在过去的三年中，我国关于草莓收获机器人的专利数量最多，草莓收获机器人专利数量的增加反映了人们对在农业中使用机器人的兴趣日益浓厚，农业自动化程度高，自动化趋势更加持久。本研究根据高架草莓的生长状况对草莓采摘机械手进行了设计，对草莓进行识别、定位和采摘过程进行仿真研究，具体如下： (1)设计了一款新型的草莓采摘机械手，利用SolidWorks设计出新型末端执行机构，机械臂选用便于数控的直角坐标型机械臂。再根据草莓的物理特性选择整个机械手的材料和驱动，最后使用ANSYSWorkbench分析验证末端执行机构材料，是否满足采摘要求。 (2)通过摄像头采集草莓多状态的图像存放到移动工作站中，通过MATLAB编程将RGB图像转换到YCbCr颜色空间，通过灰度化对比后，选择Cr通道对目标草莓图像准备分割处理；再选择FCM分割法进行分割作业，将目标草莓图像清晰、毫无破坏性的分离出来，再利用Canny算法检验已被分割的目标草莓边缘区域；检测完成后，用最小矩形法提取草莓图像边缘区域，制作识别样本库。 (3)根据GooLeNetInceptionv2搭建卷积神经网络模型用于草莓识别，利用样本集和测试集进行识别训练，再利用验证集验证模型精准率；识别出目标草莓后，再进行双目视觉定位，利用张氏标定法将摄像机标定并计算内外参数矩阵，然后对图像进行校正，再通过MATLAB获得草莓质心点坐标并进一步得到草莓采摘点。 (4)根据采摘要求，使用ADAMS软件进行三维实体建模，实现采摘机械手的运动学、动力学及静力学分析，对草莓采摘过程进行虚拟采摘，确保草莓采摘机械手满足采摘要求。
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