研发采摘机器人辅助或代替人工采摘,是解决鲜食果蔬人力采摘劳动强度大、效率低以及成本高等客观问题的重要途径,也是智能农机领域的研究热点。我国是鲜食草莓的种植和消费大国,其相对规范的栽培模式和作业环境,为自动化采摘提供了有利条件。草莓果实姿态各异、果柄纤细,采用远景图像信息难以解决准确识别定位采摘切割点的问题,本文研究了远-近景组合定位方法和装置,对末端执行器和采摘视觉定位系统做了创新性设计和应用研究,主要完成的工作及结论如下:(1)为了在草莓采摘和收集过程中减少对草莓果实和植株造成伤害,设计了一种单驱双夹式草莓采摘末端执行器,该末端执行器以气缸为动力源,采用只对果柄进行剪断并夹持的方式,通过对高架栽培的“圣诞红”品种草莓果实以及果柄的力学参数的试验研究,获得末端执行器的设计参数,并加工试制出样机一台,该末端执行器结构简单,尺寸小巧。(2)为了提高草莓采摘的定位精度,提出了一种草莓采摘的远-近景组合定位方法,搭建了草莓采摘机器人视觉定位系统,该系统包括一次远景定位双目视觉系统和二次近景微调视觉系统,在此基础上,结合高架栽培草莓的实际种植环境,分别完成了双目视觉系统和近景微调视觉系统的结构参数设计,并介绍了空间成像原理,通过推导空间成像坐标方程,获得了空间点三维坐标表达式。(3)为了得到近景微调后机械臂各关节转角,实现远-近景组合定位,分别对摄像机进行标定,获得了相机内外参数;通过对远-近景两套不同眼手标定,分别获得远景相机和近景相机坐标系与机械臂坐标系转换关系;采用D-H法建立了VS-6556GM机械臂相邻连杆之间关系式,结合末端执行器集成参数,获得采摘点坐标,最终得到机械臂底座与小臂的调整角度,实现了近景补偿定位。(4)为了评价远-近景组合定位精度和配合末端执行器的采摘成功率,基于番茄采摘机器人样机,配合远-近景组合定位系统和末端执行器结构参数,装配草莓采摘机器人试验样机,并对高架栽培的“圣诞红”品种草莓进行了温室采摘试验,试验结果表明远-近景组合定位在X-Y平面内平均误差为3.43mm,空间内平均误差为4.82mm,末端执行器对定位后的草莓进行采摘,成功率为95%。通过试验结果验证了设计的草莓采摘末端执行器和远-近景组合视觉定位系统能够满足高架栽培的“圣诞红”草莓的采摘作业,符合草莓采摘作业的准确性和采摘质量要求。