果园机器人技术基础与应用

1.科发展：本书系统地整合了多学科知识，涵盖了园艺学、机械工程、电气工程、计算机科学、农业工程等多学科内容，促进了多学科间的交叉融合；2.研究水平：本书反应了果园机器人发展的前沿技术水平，深入剖析了果园机器人发展的共性技术，展示了一系列创新性的研究成果和应用成果，体现了从理论研究到实际应用的深度探索，为果园机器人的进一步发展提供参考；3.文化价值：本书将农机与农艺进行深度融合，利用现代信息化技术手段提高果园生产效率、保护果园生态环境。通过将科学技术与农业文化有机融合，提高人们对农业科技文化的认知与理解，促进现代化农业的发展。4.经济发展：果园机器人技术能够显著提高果园生产效率、降低人工成本，提高果园产业的经济效益与竞争力，其技术的推广与应用将对果园乃至整个农业经济产业产生深远的影响。

本书阐述了果园机器人的发展以及关键技术的研究现状，并针对果园机器人中移动底盘自主导航、机械臂运动规划与控制和末端执行器的设计与控制三大共性技术问题系统性地开展了详细的研究，最后结合三大共性技术和果园管理机器人机械设计研发了不同的果园管理机器人，并开展了相关技术与装备的应用，有力地推动了果园机器人技术的进步。与国内外同类书相比，本书主要针对果园机器人的共性技术问题，介绍了课题组开展的相关技术研究。通过分析果园环境、不同果树栽培模式以及不同果实生长特性等因素，构建环境感知模型、机械臂运动模型、碰撞检测模型等数学模型，基于数学模型设计控制优化策略，进行样机开发与系统集成。此类共性技术可以应用于果蔬等不同的环境下，提高了机器人的通用性和适应性。本书内容面广、体系鲜明，可对果园机器人相关领域的研究学者提供技术参考。

鲍秀兰，1984年11月生，华中农业大学副教授，硕士生导师，华中科技大学博士毕业，主要研究方向为水果生产全程机械化技术与装备。主持了国家自然科学基金、国家重点研发计划子课题、湖北省重点研发计划、湖北省自然科学基金、农机装备补短板核心技术应用攻关等项目，作为团队骨干成员参与了农业部柑橘全程机械化科研基地建设项目、国家数字种植业（果园）创新分中心等项目，完成省级科研成果鉴定2项，国家级科技成果鉴定1项。发表EI/SCI论文16篇，授权专利22项。长期从事果业智能农机技术研发和示范推广工作，与国内主要柑橘产区建立了密切合作的关系，已形成具备较强科研能力、团结协作意识和协调合作能力的良好科研团队，围绕水果生产全程机械化技术与装备研发了智能监测平台、多功能田间管理机器人等一系列果园机械化产品，在果园自主导航、果园作业对象感知与建模、采摘作业等方面进行了深入研究，在农艺-农机-环境共融系统研究及试验组织方面已积累丰富的理论知识和实际经验。

目录第1章　绪论 11.1　果园机器人简介 11.2　果园机器人研究现状 61.3　果园机器人技术挑战 181.4　本章小结 19第2章　果园机器人基础技术 202.1　果园多模态感知技术 202.2　果园场景环境建模技术 392.3　机器人操作系统 492.4　本章小结 52第3章　导航路径规划与移动底盘运动控制 543.1　导航路径规划 543.2　移动底盘系统建模 553.3　轨迹跟踪控制技术 583.4　多机器人编队控制技术 713.5　本章小结 79第4章　机械臂运动规划与控制 814.1　机械臂运动学分析 814.2　坐标系转换 854.3　碰撞检测 904.4　运动规划与轨迹平滑 954.5　机械臂运动控制 1064.6　本章小结 127第5章　末端执行器设计与无损抓取 1285.1　果实生物力学特性与分离方式分析 1285.2　果园摘星手设计 1315.3　摘星手抓取建模 1445.4　摘星手控制系统 1555.5　本章小结 158第6章　典型作业场景应用实例分析 1606.1　果园除草机器人 1606.2　果园变量喷药机器人 1656.3　果园采摘机器人 1716.4　本章小结 183参考文献 185