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-224-学技术创新2024.18

一种基于柔性机械手和视觉识别的水果分拣机

设计

王梓函，刘子涵

（东北林业大学机电工程学院，黑龙江哈尔滨）

摘要：随着农业现代化的发展，水果分拣机对于促进农业装备智能化发展具有重要意义。本文提出了一

种基于柔性机械手和计算机视觉识别技术的水果分拣机设计方案。该方案设计了一种具有自适应性且对水果

损伤小的柔性机械手，结合计算机视觉技术，可以高效确地进行水果特征识别和分拣。本文介绍了分拣机的

体方案设计、各模块设计、视觉识别与处理流程，并通过实验验证了本方案的有效性。

关键词：水果分拣；柔性机械手；视觉识别；分拣机

中图分类号TP241;TP391.4文献标识码A文章编号2096-4390渊2024冤18-0224-05

引言动真空原理，可以包裹住目标对象，实现自适应式抓

[4]

随着我国经济社会不断发展和消费者对水果取；王勇等设计三自由度采机械爪，通过控制各

质量的要求日益提高，开发先进水果分拣系统对推关节舵机，可以包络式抓取成熟番茄。本文提出了一

动农业装备现代化具有重要作用。水果分拣是水果进种新型基于鳍条效应柔性机械手，更适用于水果

入流通环节关键流程，直接影响果农经济收益。分拣工作。

目前，人工分拣和机械分拣是国内外水果分拣主要随着计算机科学技术飞速发展和计算机数据

[1]处理能力显著提升，计算机视觉识别技术在众多领

方式。由于水果易损、易坏，部分水果仍依赖于人

工完成。然，人工分拣不仅成本高昂、效率低下，域取得了显著进展并得到广泛应用。在水果分拣中，

且容易出现判断失误，这些问题极大地影响了果农水果小、颜色、表面缺陷等特征是划分水果等级

利润。另一方面，部分水果分拣机通过精巧机械结关键指标。通过计算机视觉识别技术，能够对这些

构来进行分拣，例如根据水果直径或小调整设备特征进行准确高效识别，为水果分拣提供强有力

[2]支持。

滚杠间隙，以实现对不同尺寸水果分类，这种方法

适用于特定类型水果。结合机械手和机器视觉技为此，本文提出一种基于柔性机械手和机器视觉

术智能化分拣，以其准确性、高效率和智能化特点，水果分拣机系统设计方案，具有较高应用价值。

是今后分拣技术发展方向。1水果分拣机总体方案设计

传统机械手通常采用刚性夹爪，这种设计虽然本文为了满足水果分拣的要求，提高分拣机整体

结实耐磨，但具有笨重、价格高、难控制抓力、易造成可靠性和效率，设计了上料机、检测机和分拣机，并

水果损坏等缺点，难以胜任对水果分拣任务。相比对关键部件结构进行分析。

之下，柔性机械手因其出色自适应性和弹性形变能1.1上料机

力，减小了对水果损伤，受到广泛关注。例如，为了便于分拣，需要使水果在传送过程中由无序

[3]

祯等设计柔性指端夹持器，基于颗粒材料和气的堆放状态变为规则等距排列状态，该装置使用隔

基金项目：东北林业大学大学生创新创业练计划项目202310225122。

作者简介：王梓函（2004-），男，本，研究方向：机器人及自动化。

通讯作者：张东煜（1971-），女，硕士研究生，副教授，研究方向：机电一体化。

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板传送带完成水果排序任务。根据分拣水果种

类、小，设置合理隔板间距，隔板速度根据分拣机