作品名稱：四自由度桔子采摘機器人
學校名稱：陸軍軍事交通學院
參賽隊伍：軍交二隊
參賽學生：高健銘 趙泓森 褚巍
指導老師：張麗杰 劉雅倩
本設計的桔子采摘機器人需實現(xiàn)的功能是：通過機械手臂末端的剪刀手裁剪夾持桔子，并將桔子串從樹上搬運至收集箱內，且該采摘機器人采摘效率高，不易損傷果實。
該采摘機器人的技術參數(shù)是說明其規(guī)格和性能的具體指標，主要技術參數(shù)如下：
(1) 該采摘機器人的腰關節(jié)可以在360°范圍內旋轉；大臂關節(jié)實現(xiàn)165°的俯仰；小臂關節(jié)可實現(xiàn)在165°范圍內俯仰動作，同時，小臂還有一個旋轉自由度，可以調整機械手進刀和協(xié)助剪刀手合攏之后脫離樹枝；
(2) 采摘機械手末端采用電機驅動式剪刀形式，確定執(zhí)行機構直線移動距離或回轉角度的范圍，即各運動自由度的運動量。根據(jù)運動行程范圍和坐標形式就可確定機器人的工作范圍。
(3) 運動速度是機器人的最大運動速度，與抓取重量、定位精度等參數(shù)密切相關，本設計中的機器人采摘速率不低于15個/min；
(4) 定位精度和重復定位精度是衡量機器人工作質量的一項重要指標。
機械手關節(jié)主要有底座、腰部、肘部、手腕和夾持機構五部分，每部分的驅動方式如下：
1. 旋轉接頭底部的腰部安裝在伺服電機底座上，驅動整個機械手旋轉運動；
2. 旋轉彎頭：大臂由伺服電機齒輪減速電機驅動，從而推動彎頭上方大臂結構的旋轉運動，即俯仰運動；
3. 手腕，前臂旋轉：伺服電機驅動齒輪減速電機，通過連桿到前臂手腕運動傳動，從而給前臂結構帶來動力，使肘關節(jié)周圍做旋轉運動，即俯仰運動；
4. 手腕旋轉運動：伺服電機驅動齒輪減速器，通過齒輪傳動，繞驅動前臂軸線旋轉。
關節(jié)機械臂和前臂擺動，以及肘關節(jié)和肩關節(jié)運動。 具有上層結構，可以實現(xiàn)手動近似的功能，需要開發(fā)最合適的結構。 機械手執(zhí)行器接頭采用齒輪。 主傳動機構由哪種形式，根據(jù)工件的重量決定。
該機器具有四個自由度，可以在一定范圍內的任何地方實現(xiàn)空間。 采用伺服電機驅動，可以進行空間定向精度。 配合視覺系統(tǒng)，可以類似于人的手臂，用于桔子的采摘工作。
串型桔子采摘機器人的雙目識別系統(tǒng)：
雙目識別系統(tǒng)識別率高，識別成功率在 91%以上。該雙目識別系統(tǒng)通過輔助標記及 2r-g-b進行閾值的分割，以及煩擾波的過濾，成功的拾取成熟串桔子的果梗，滿足了桔子采摘時，成熟桔子梗拾取的技術要求。
這種桔子夾不僅能夠保證整串桔子正常生長，而且可以降低桔子采摘機器人識別目標拾取點位置的難度。該夾被機器人識別影像處理為藍色的識別標記，果梗在輔助標志上投影就通過輔助標志的中心。
