番茄生长点表型信息监测机器人结构设计与试验

来源：中国农机化学报杂志2026年第5期北京时间：

作者：刘江, 张馨, 张长富, 赵金彭, 魏晓明, 赵倩

单位：(1. 西安工业大学机电工程学院，西安市，710021； 2. 北京市农林科学院智能装备技术研究中心，北京市，100097； 3. 国家农业智能装备技术研究中心，北京市，100097)

摘要：针对工厂化栽培模式下番茄作物生长点过高、人工监测难度大、效率低的问题，优化基于手臂仿生的番茄生长点表型信息监测机器人。在第I代一体式升降立柱机器人的基础上，利用SolidWorks软件对机器人结构进行改进，分为底盘行走单元、升降结构和俯拍结构三部分。根据负载对升降结构中的丝杠螺母副进行选型设计。利用草图块操作指令找到结构死点位置，并分析俯拍结构运动受阻情况。利用motion运动仿真插件分析机器人关键结构的运动情况，得到关键结构的参数随时间变化关系图，描述运动特征规律。利用simulation插件对机器人关键结构进行刚强度分析，确保机器人在操作中的安全性与可靠性。设计运动拍摄对比试验，通过对比改进前后机器人运行过程中拍摄图像的清晰度，验证机器人结构改进的有效性。结果表明：改进后的机器人可以完成指定的运动，且刚强度满足要求，同时能够满足番茄生长点表型信息的移动拍摄需求。改进后的机器人结构相较改进前结构拍摄清晰度提高12.63%，验证机器人结构改进的有效性，可提高机器人在温室中的巡检监测效率，使其更加适应现代农业生产的需要。

关键词：番茄生长点,表型信息,监测机器人,结构优化,拍摄清晰度

基金资助：北京市农林科学院青年科研基金(QNJJ202408)；宁夏回族自治区吴忠市级农业高新技术产业示范区建设专项(2022BBF02024)；北京市农林科学院2024年度科研创新平台建设(PT2024—29)