摘 要：在农业发展过程中，果实采摘是极度耗费人力的工作。为了减少农业生产过程中的人工成本，将人工智能应用于农业领域将是一种有效手段。基于单片机的控制设计出一款智能抓取系统，拥有六关节高自由度机械臂；爪子采用柔性材料，在加强爪子和果实贴合度的情况下减少对果实的损伤程度；采用视觉系统进行图像处理，并采集三位坐标；采用避障系统控制小车前进；通过增加蓝牙模块让人工参与变得更加简便。本文设计的基于单片机的多关节机械臂抓取系统，有望提高农业采摘的效率，减少人工成本，将农业生产过程智能化。
关键词：单片机；机械臂；视觉系统；图像采集；避障；蓝牙
中国自古是农业大国，以传统农业生产方式为主。然而，随着国际人口的增长，对自然资源的需求也不断加大。这使得传统农业生产出现了越来越严重的供应短缺，自然环境的负担也成倍增加。为了缓解这种矛盾，最优最大化利用自然资源并且将人类从繁重的体力劳动中解放出来，科学界提出了集中生产的现代化农业构想。近几年，智能机器人频繁出现在其他领域，考虑将智能机器人运用于农业方面也是一个不错的方案。迄今为止，应用于农业果实采摘方面的机器采集系统还没有普及，因此本文设计一种智能抓取系统，能够帮助采摘果实。
本文设计的机械臂智能抓取系统由三大模块组成：视觉识别模块、机械臂和底座。系统以89C51 单片机为核心操作器、六自由度机械臂作为执行合作机构。视觉系统通过摄像头捕获图像后进行实时处理，并反馈果实的三维空间坐标，实现果实数据的精准获得。底座通过红外线扫描获取数据，实时反馈前面路段的信息，实现小车的单目视觉正常行驶。系统组成结构如图1 所示。