摘要：为实现茶叶的智能机械化采摘,以增产增量、节约成本、增加市场竞争力、满足数字农业农村的发展需求,围绕末端执行器、检测与定位、采摘顺序规划等限制茶叶采摘机械装备发展的关键技术展开综述,对研究现状进行阐述和分析,总结当前茶叶智能机械化采摘领域突出研究成果。当前受茶园环境的非结构化性影响,茶叶智能机械化采摘存在末端执行器实时性较低、检测与定位算法精度受非线性光照变化影响大、茶叶采摘顺序规划算法的全局寻优实时性较差。对发展低损伤、高效率的智能机械化茶叶采摘装备提出开发剪切—收集一体式末端执行器、研究融合多尺度特征的小目标精准检测算法、设计多机械臂连贯采摘顺序规划方法、推进农机与农艺结合等发展建议。以期为促进我国茶叶智能机械化采摘装备的研究与推广提供参考。

摘要：为了使茶叶采摘机器人能高效连贯地采摘嫩芽,末端执行器应同时具有剪切和收集功能。为此,设计一种剪切—收集一体式采摘末端执行器。以英红九号为对象,测定茶嫩芽外形尺寸和茎秆剪切力学特性;设计一种新型的单自由度平面连杆机构对茶嫩芽进行剪切和抛扬,收集和收纳被扬出的茶嫩芽;对平面连杆机构进行静力学分析,结果表明所产生的剪切力大于剪断茶嫩芽茎秆所需的最大剪切力。仿真实验结果表明:当舵机角速度为310(°)/s时,末端执行器作业时间约为1 s,效率较高,但存在一定动载荷。田间实验表明:末端执行器对茶嫩芽的平均采摘成功率为75%,平均采摘时间为1.5 s。该末端执行器结构简单,具有剪切和收集功能,能够满足茶叶采摘机器人作业需求。