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摘要
针对鲜食苹果智能化高效采收需要，该研究设计了四臂并行采摘的“采-收-运”一体式机器人系统，以代替人工采收作业。以中国矮砧密植高纺锤果树为对象，根据树冠内果实空间分布特征，提出了四臂并行采摘执行部件的作业方式；建立了基于多任务深度卷积网络的果实可见区域识别模型，实现受遮挡果实离散区域语义分割及其归属关系的端到端判别；在此基础上，根据果实表面局部点云信息对其质心进行空间定位；提出了基于时间最优的四臂协同采摘任务规划方法，以实现机械臂对树冠内不同区域的高效遍历。最后在采摘机器人关键部件集成的基础上，在矮砧密植标准果园进行生产试验。试验结果表明，机器人对树冠内可见果实的识别率为92.94%，被识别果实中定位精度满足机器人采摘操作要求的比例为90.27%；机器人平均采摘效率为7.12 s/果，其中四臂协同采摘效率约为单臂采摘效率的1.96倍；对可见果实采摘成功率为82.00%，对树冠内全部果实的采收率为74.56%，枝叶遮挡干涉是造成采摘失败的主要原因。该研究可为鲜果智能化采摘模式的探索应用提供技术支撑。
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