苹果是具有长久的季节性的水果，且人工采摘的劳动强度大，风险高，成本高。解决人工采摘苹果的问题需要将农业与工业智能化的结合。为此设计一种五自由度，满足工作空间的基于自动化的苹果采摘机器人。该机器人通过工业摄像机、红外线探头采集外部环境信息，并传递到电源控制模块，从而控制以步进电机、舵机的源动力的驱动，进一步控制各个机械臂和机械手的转动调节，实现对苹果的自动化的采摘。
随着农业生产的多样化和精确化、规模化，农业生产作业要求也正在逐渐提高，加速农业现代化进程，实施智能化农业，广泛应用农业机器人，提高资源利用率和农业产出率，降低劳动强度，提高经济效率将是现代农业发展的必然趋势。对于降低人工劳动强度和采摘成本、保证苹果适时采收，研究满足工作空间的自动化采摘机器人对实现农业自动化和提高经济效益具有重大的意义。

研究出一种高可靠性、高精度的视觉系统技术，可以使所有成熟果实都能够识别出来并能精确地对其定位。这就需要在三维立体视觉技术、视觉传感器技术、图像获取和处理等方面进行更深入的研究。
可以研究适合采摘机器人工作的果蔬栽培模式，通过降低作物生长环境的非结构化和复杂性,便于采摘机器人的视觉定位和移动。
机械结构直接决定机器人运动的灵活性、平稳性和控制的复杂性。采摘机器人结构必须更加紧凑和简化,优化机器人结构。提高机械手和末端执行器的柔性和灵巧性,成功避障,提高采摘的成功率降低果实的损伤率。
提高图像处理速度，优化软件算法缩短机器视觉部分在整个采摘过程中所占用的时间,以提高采摘效率。

采用开放式的控制系统，提高采摘机器人的通用性。只要改变机器人的机械本体和末端执行器，用一套控制系统就能完成不同果蔬的采摘，从而提高控制系统的利用率、降低成本。
二、设计说明

设计原理：苹果采摘机器人控制系统需依照其机械本体进行设计，本设计中其机械本体可以分为3个部分：存储机构、移动机构和抓取机构
苹果采摘机器人控制系统分为视觉系统和主控系统，视觉系统通过感光元件获取外部环境信息，并转换电信号传输给单片机，经单片机处理后，发出相应控制指令；主控系统根据指令控制电机驱动模块和舵机驱动模块完成相应动作，控制系统总体结构。 

设计方案
通过对苹果园的实地考察,目前流行的苹果种植模式：苹果树呈队列种植，苹果主要集中在10-180 cm的高度范围,且在空间中呈无规则分布；位于果园之间的过道为一般草地,这些过道共有的特点是:不平整、杂草多、宽度有限。基于果园的基本情况，本文所设计的采摘机器人需克服如下问题：
(1)枝叶或是果实相互遮挡导致难以获取采摘目标的一维位置：
(2)树枝遮挡或果实靠得过近导致无法采摘;
(3)采摘周期过长。
针对以上问题,提出一种基于双日视觉的苹果采摘机器人的解决方案。系统的工作原理，系统整体分为三部分：机器人主体、远程PC端无线便携式遥控端,其中:机器人主体主要由四大部分组成：移动平台、双目视觉系统、机械臂及采摘手：远程PC端目的是便于通过PC端上位机对机器人操控工作参数进行调整，基丁Wi-Fi的通讯模式，网络构建简便，经济且稳定可靠；便携式遥控采用 2nRF24101模块作为通讯桥梁，以便果农在必要的情况下实时对机器人进行操控
系统的工作流程如下：当整个装置初始化完成后，视觉系统的两部CCD相机分别采集图像，通过图像分析处理，检测并识别机械手前方红苹果视觉系统发现红苹果，则计算出苹果所处的空间位置坐标，并将得到的三维坐标传递到机械手控制端、开始执行采摘工作；如果机械手无法到达该位置，移动平台将根据目标苹果的位置做适当调整,坐标满足采摘条件，若机器人通过前进后退仍然不能满足采摘，则放弃采摘，动平台将根据目标苹果的位置做适当调整，直到果实的坐标位置在机械手采摘范围内。所述的调整是一个闭环控制环节，通过连续地视觉判断，以及移动平台的调整，直到使得目标苹果相对于机械手的直到使的目标苹果调整的过程中，机器人不改变横向位置，以确保沿着磁导航带运动。若视觉系统检测到有多个苹果满足采摘条件，则距离装置最近的苹果将优先被采摘，再依次采摘剩下中的距离最近的苹果，采摘到的苹果放置于移动平台前端的篮子里。机器人能够一次采摘完一列苹果树，期间以100 cm的步伐在果园过道中移动。当达到预设路程时，系统进入待机。机器人工作期间，果园工作人员可以通过PC端远程监控机器人的运行状太以及必要时对机器人的工作参数进行更改。
三、产品特色

工业领域是机器人技术的传统应用领域，目前已经得到了相当成熟的应用;而采摘机器人工作在高度非结构化的复杂环境下，作业对象是有生命力的新鲜水果或蔬菜。
同工业机器人相比，采摘机器人具有以下的特点:①作业对象娇嫩、形状复杂且个体状况之间的差异性大，需要从机器人结构、传感器、控制系统等方面加以协调和控制;②采摘对象具有随机分布性，大多被树叶、树枝等掩盖，增大了机器人视觉定位难度，使得采摘速度和成功率降低，同时对机械手的避障提出了更高的要求;③采摘机器人工作在非结构化的环境下，环境条件随着季节、天气的变化而发生变化，环境信息完全是未知的、开放的，要求机器人在视觉、知识推理和判断等方面有相当高的智能;④采摘对象是有生命的、脆弱的生物体，要求在采摘过程中对果实无任何损伤，从而需要机器人的末端  执行器具有柔顺性和灵巧性;⑤高智能导致高成本，农民或农业经营者无法接受，并且采摘机器人的使用具有短时间、季节性、利用率不高的缺点，是限制采摘机器人推广使用的重要因素;⑥果蔬采摘机器人的操整理是农民，不是具有机电知识的工程师，因此要求果蔬采摘机器人必须具有高可靠性和操作简单、界面友好的特点。