华中农业大学学报

作者：黄硕，杨方，沈逸君，曾浪，何仕豪，潘海兵，李善军

单位：1.华中农业大学工学院，武汉430070;2.农业农村部长江中下游农业装备重点实验室，武汉430070;3.农业农村部柑橘全程机械化科研基地，武汉430070

关键词：果树修剪;机器人运动学;物联网;D-H方法;远程控制

基金：湖北省重点研发计划项目（2021BBA091；2023BBB119）；国家重点研发计划重点专项项目（2024YFD1200500）

针对果树修剪过程中自动化程度较低的问题，设计一种基于物联网架构和电液驱动的果树修剪机远程控制系统，该修剪机的控制系统主要由液压驱动模块、主控模块、通信模块、感知模块、人机交互模块组成，完成对修剪机关节位姿的监测和远程控制，配合液压马达的启停完成柑橘果树机械修剪的任务。采用改进的Denavit-Hartenberg（D-H）参数法建立果树修剪机的运动学模型，配合Matlab Robotic Toolbox验证修剪机的运动学模型，配合蒙特卡洛算法求解各修剪机构的理论工作空间；根据关节运动特点选取相应传感器、控制器和换向阀，设计物联网系统的应用层控制方案；基于UART-Wi-Fi模块ESP8266建立物联网系统的网络层，实现手机APP-云服务器-修剪机的远程监控通信；为方便使用、快速上手，设计了手机APP人机交互界面，通过人机交互界面实现修剪机关节位姿状态读取和发送控制指令，自动实现修剪机位姿调整。样机控制试验显示，各移动关节的定位误差均为±0.5 mm，各转动关节的定位误差均小于2°，具有较高的准确性；各关节运动至目标行程的控制调节时间在1.14~9.21 s，具有合适的控制调节时间。试验结果表明，该基于物联网架构的果树修剪机具有较高的自动化程度、较简易的操作模式，在实际果树机械修剪中具有一定的应用价值。

来源：2025年第5期

《华中农业大学学报》期刊编辑部

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