System design and control of an apple harvesting robot

稳健性(进化) 控制工程 机电一体化 工程类 机器人 敏捷软件开发 人工智能 运动控制 机器人学 机械手 机器人末端执行器 计算机科学 生物化学 化学 软件工程 基因
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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