番茄采摘是番茄生产过程中的重要环节,随着番茄种植面积的逐年扩大,人口的老龄化和农业劳动力的减少,开发番茄采收机器人有着重要意义。番茄采摘过程中,番茄果梗的识别、定位,采摘机械手的灵活性,是番茄采摘机器人的关键技术,也是实现快速,准确,无损采摘的重要保证。本论文以番茄串的采摘为研究对象,构建番茄串收机器人系统,研究基于YOLOv3的番茄串识别定位方法,开发夹剪一体化的机械手末端执行器,在以上研究基础上进行实验研究,验证提出方法的可靠性。论文的主要研究内容如下:1)构建番茄串收机器人系统:根据番茄串收的特点,构建番茄串收机器人系统,分析了各部分的组成,讨论了番茄串的采收方法。2)研究番茄串识别定位方法:针对番茄串果梗纤细不易识别定位等问题,提出一种基于YOLOv3的番茄串识别定位方法,先运用YOLOv3进行粗分割,获取目标番茄串果梗区域;运用K-means聚类法、开运算、骨骼化进行细分割,获取采摘点图像位置;最后提出大邻域均值法获取采摘点深度值,完成采摘点图像坐标和深度信息的获取。3)末端执行器的开发:针对串番茄果实脆弱,果梗纤细问题,开发夹剪一体末端执行器;剪刀和夹持部分通过扭簧共用同一动力,实现夹剪一体设计;剪刀刀刃向内弧度设计,提高采摘容错性;整体同轴布置,结构纤长,减少采摘时对枝叶干涉和损伤。4)实验研究:构建实验平台,测试番茄串收机器人各部分性能,实验中,果实识别率为92.95%,果梗识别率为97.78%,识别速度为98.29ms/张,手眼定位误差小于10mm,番茄串夹持剪断率为100%,整体采摘率为90%,满足快速、准确、无损采摘要求,提高采摘效率。