摘要
【目的】解决人工采摘番茄效率低、成本高、劳动强度大等问题。【方法】基于自动化番茄采摘机械臂的功能与性能需求,提出了一种基于PLC的自动化番茄采摘机械臂的设计与实现方案。进行了运动控制算法开发、视觉识别系统编程及采摘决策逻辑等软件设计和机械臂结构、传感器集成、动力传动装置及通信模块等硬件设计,并在标准光照强度(1000 lux)、适宜温度(20~25℃)和湿度(60%~70%)的模拟温室环境和实际温室环境下进行了功能与性能测试。【结果】该机械臂的视觉识别准确率为98.5%,采摘成功率为96.2%,平均每个采摘周期时间为2.3 s,连续工作时长可达10 h,平均能源消耗为1.2 kWh/h,所设计的自动化番茄采摘机械臂具备良好的功能与性能表现,能够满足实际应用的需求。【结论】基于PLC的自动化番茄采摘机械臂能够高效地完成采摘任务,提高采摘效率并降低人工成本,性能稳定可靠。后续的研究仍需关注机械臂在复杂环境下的适应性、采摘精度的进一步提升以及成本控制等关键问题,以促进自动化采摘技术更广泛应用与普及。
