茶叶鲜叶采摘是茶叶生产中的重要环节,决定着茶叶成品质量的优劣。随着劳动力资源的短缺,茶叶采摘作业面临着越来越大的压力。虽然目前已有基于剪切原理的茶叶采摘机械投入使用,但是这种采摘机械进行茶叶采摘时缺乏选择性,只适用于大宗茶叶的采摘。因此针对名优茶鲜叶选择性、高品质采摘的需求,设立此课题。本课题完成的具体工作如下:(1)茶叶采摘定位坐标的提取以及采摘路径优化。基于茶叶图像信息结合单目视觉测量技术和图像处理技术,实现茶叶嫩芽二维采摘坐标的提取。茶叶竖直方向的采摘坐标是在定位过程中确定的,利用安装在竖直传动机构上的槽型光电传感器进行到位检测。提出一种基于贪婪算法和模拟退火算法的优化算法对茶叶二维平面内的采摘路径进行优化。(2)茶叶采摘三维快速驱动系统的设计。针对定位精度和定位速度要求,设计了一套基于滚珠丝杠副的三维定位装置,实现茶叶采摘过程中的定位功能。二维平面内采用滚珠丝杠线性模组来实现坐标定位;竖直方向由于运行距离较小采用梯形丝杠传动机构。控制部分以西门子的一款基于驱动器的Simotion D425-2DP/PN为控制核心并配备相关组件,以西门子Simotion Scout软件作为编程工具,利用ST和MCC两种语言编写相关程序,实现定位装置的运动控制以及逻辑控制等功能。此外,还利用WinCC flexible组态软件创建了人机操作界面,便于系统的调试以及状态监控。(3)茶叶采摘的实施流程规划和采摘定位的模拟实验分析。整体分析了茶叶采摘的实施流程及实现方法。以三组样本为例,验证了本文路径优化算法的效率以及整套定位系统的定位精度。以采摘路径的路程为评价指标,优化算法相对于贪心算法和模拟退火算法的平均优化比率分别为6.3%和39.9%。通过样本的定位数据的测量和分析,定位系统的最大定位误差为0.206mm,平均误差为0.137mm。