System design and control of an apple harvesting robot

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作者
Kaixiang Zhang,Kyle Lammers,Pengyu Chu,Zhaojian Li,Renfu Lu
出处
期刊:Mechatronics [Elsevier BV]
卷期号:79: 102644-102644 被引量:121
标识
DOI:10.1016/j.mechatronics.2021.102644
摘要

There is a growing need for robotic apple harvesting due to decreasing availability and rising cost in labor. Towards the goal of developing a viable robotic system for apple harvesting, this paper presents synergistic mechatronic design and motion control of a robotic apple harvesting prototype, which lays a critical foundation for future advancements. Specifically, we develop a deep learning-based fruit detection and localization system using a RGB-D camera. A three degree-of-freedom manipulator is designed with a hybrid pneumatic/motor actuation mechanism to achieve dexterous movements. A vacuum-based end-effector is used for apple detaching. These three components are integrated into a robotic apple harvesting prototype with simplicity, compactness, and robustness. Moreover, a nonlinear control scheme is developed for the manipulator to achieve accurate and agile motion control. Field experiments are conducted to demonstrate the performance of the developed apple harvesting robot.
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