目前大多数机械臂和双目视觉都是应用在工业上，为了更进一步的提高机械臂和视觉技术的应用领域，本课题将机械臂和机器视觉技术应用到农业自动采摘设备中从而实现农产品的自动化采摘，解放劳动力。因此，本文对基于双目视觉的小金桔果实识别定位及采摘进行了研究。主要研究内容和结论如下:
　　(1)研究了双目视觉系统和相机参数标定。在双目视觉成像原理的基础上，搭建小金桔采摘臂的双目立体视觉系统。通过分析相机标定方法，选用张正友标定法标定所搭建的双目立体视觉系统，利用MATLAB软件对相机进行相机标定实验，准确地获取了双目立体相机的内外参数，并对标定结果进行误差分析。
　　(2)研究了小金桔果实识别算法。首先进行了图像预处理的研究，通过试验对比几种常见滤波方式，最终根据试验效果选择用中值滤波对图像进行滤波去噪;其次对小金桔图像的分割方法进行了研究，通过试验对比了三种不同的小金桔图像分割方法，选择k-means聚类分割算法作为小金桔图像的分割算法。通过试验对比常见的边缘检测算法，选择Canny算法进行无遮挡小金桔果实识别定位;然后对无遮挡小金桔提出了采用最小二乘法椭圆拟合方法椭圆拟合方法进行小金桔果实采摘点中心的理论计算，实验结果表明通过最小二乘法椭圆拟合出的轮廓和真实果实轮廓结果相差较小，平均识别误差为1.38％。最后对遮挡下小金桔提出了一种基于卷包裹算法凸壳检测的方法提取果实轮廓;然后又提出一种保留真实轮廓并去除伪轮廓段的方法并利用真实轮廓上随机三点定圆方法得到目标果实的圆心以及半径;实验结果表明在小金桔真实轮廓上随机三点定圆的方法定位小金桔的平均定位误差在1.0mm～2.5mm。
　　(3)对小金桔果实空间定位进行了研究。首先分析图像的立体校正原理的目的，然后利用bouguet算法进行校正进行立体校正试验;其次提出了利用小金桔果实的形心作为唯一性约束进行立体匹配，获得目标匹配点对的信息;在此基础上对小金桔果实形心进行形心匹配，最后对形心匹配定位小金桔做了试验验证，试验结果表明:小金桔利用形心匹配在X轴方向的误差为-0.6～2.0mm，在Y轴方向上的误差为-1.0～1.8mm，在Z轴方向上的误差为.1.5～1.5mm。
　　(4)对采摘臂的运动学分析研究。为了深入了解小金桔采摘臂采摘过程中的可靠性和稳定性，模拟设计了小金桔采摘臂作业时的运行过程。首先使用D-H参数法对小金桔采摘臂进行数学建模，构造正逆运动学方程，并对其用解析法进行运动学求解;然后利用MATLAB软件中的rotbotics工具箱对采摘臂运行过程进行运动学仿真实验，来验证解析法求解正逆运动学的正确性;最后对小金桔采摘臂采摘作业运行过程中进行轨迹规划仿真。通过仿真结果显示，小金桔采摘过程中采摘臂各个关节的速度、加速度、角速度和角加速度的曲线都是平滑的。
　　(5)进行小金桔采摘机器人系统平台搭建和采摘抓取实验。系统主要由双目相机和作为采摘臂的埃斯顿机械臂构成。在进行小金桔采摘抓取实验之前，根据理论分析采用了eyeinhand视觉系统模式，然后完成了手眼标定，获得相机坐标系到小金桔采摘臂末端执行器坐标系的转换矩阵。然后在此基础之上进行采摘抓取实验，通过实验结果来验证本文所用方法的有效性。