农业机械学报

作者：鲍秀兰，包有刚，马萧杰，马志涛，任梦涛，李善军

单位：华中农业大学,华中农业大学,华中农业大学,华中农业大学,华中农业大学,华中农业大学,

关键词：柑橘;采摘机器人;自然环境;避障规划

基金：湖北省农机装备补短板核心技术应用攻关项目(HBSNYT202219)、国家重点研发计划项目(2020YFD1000101)、国家柑橘产业技术体系项目(CARS Citrus)和国家数字种植业(果园)创新分中心项目(农规发[2022]10号)

针对柑橘枝叶果丛生密布、位姿随机生长情况,为了实现对内生交错和枝果层叠的果实安全交互采摘,本文提出了一种柑橘避障采摘方法。为了提高定位精度和采摘效率,将手眼标定问题转换为求解T1X=XT2的问题,完成了相机坐标系到机械臂基坐标系的标定;针对自然环境下柑橘开心树形进行了基于点云密度的树木骨架提取,并通过点密度阈值法对枝干点云进行降噪处理,提高运算速度;利用八叉树地图法进行枝干障碍物地图搭建,通过层次包围盒法拟合机械臂并进行碰撞检测,以时间最优为目标,提出一种符合采摘农艺需求的改进RRT-connect避障规划算法,在RRT-connect算法上引入目标偏置,对采样点进行优选导向。为验证该避障方法的可行性,以标准矮化密植栽培柑橘果园为研究对象,搭建了采摘机器人避障系统。针对自然环境下果树内部和贴近树干生长柑橘果实分别进行多组避障采摘试验。试验结果表明,针对贴近树干生长果实的避障运动时间为9.5s,避障采摘成功率为91%;针对果树内部生长的果实避障运动时间为10.5s,避障采摘成功率为88%。

来源：2025年第2期

《农业机械学报》期刊编辑部

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