农业机械学报

作者：林桂潮，郑晓鑫，曾文勇，何子健，李汪珩，朱立学

单位：仲恺农业工程学院,仲恺农业工程学院,仲恺农业工程学院,仲恺农业工程学院,仲恺农业工程学院,仲恺农业工程学院,

关键词：茶叶采摘机器人;末端执行器;欠驱动机构;优化设计;田间试验

基金：国家自然科学基金项目（32101632）、广东省基础与应用基础研究基金项目(2023A1515011496)、梅州市科技计划项目(2023A0304055)、广东省重点建设学科科研能力提升项目(2022ZDJS024)和广东省科技创新战略攀登计划项目(pdjh2023a0257)

针对名优茶采摘末端执行器作业成功率低的问题，对一款欠驱动式末端执行器进行优化设计。以英红九号为对象，对其嫩芽的物理和力学特性进行测定；分析末端执行器的结构及工作原理，根据末端执行器在初始、剪切和后抛等3个工作状态下的杆长几何关系建立多个等式和不等式约束条件，以杆长之和最小作为目标函数，运用信赖域寻优算法将总杆长缩短25.33%；对末端执行器进行静力学分析，解得所产生的剪切力为7.0 N，大于剪断茎秆所需的极限剪切力。对夹持位置、生长角度和一芽多叶等关键因素开展单因素试验，结果表明：当夹持位置为4~8 mm、生长角度为70°~90°、采摘对象为单芽或一芽一叶时，末端执行器作业效果达到最佳，成功率为93.30%~95.00%，平均采摘时间为0.64 s，均优于优化前末端执行器。优化后末端执行器作业成功率得到明显提高，体型明显减小。

来源：2025年第1期

《农业机械学报》期刊编辑部

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