基于YOLOv11的德化梨采摘机器人视觉定位设计

摘要

在德化梨种植中，人工采摘效率低下，且亩均人工成本占比超15%；传统机械采摘因装备刚性强，果实破损率常超20%，难以适配其果皮薄（0.2～0.3 mm）、果肉脆的特性。针对这一产业痛点，设计一款“仿生末端执行器+YOLOv11视觉定位”一体化采摘机器人系统。该系统核心包括六自由度机械臂、双目深度相机及电驱分离式末端执行器，执行器采用三指柔性夹持与剪切机构，兼顾无损抓取与果柄精准切断；视觉系统以YOLOv11为基础，引入全新的融合位置敏感空间注意力机制（C2PSA）模块强化果实与叶片特征区分，结合双目相机完成三维定位。基于福建德化梨（pear）园实测样本的试验表明，“pear”类别在置信度≥0.7时召回率保持0.85以上，F1最优值0.83（置信度为0.565）,mAP50稳定于0.87。该方案可为德化梨自动化采摘提供技术支持，其设计思路对桃子、草莓等脆弱果实采摘装备研发具有参考价值。

关键词

YOLOv11 / 采摘末端执行器 / 无损伤抓取 / 视觉定位 / 德化梨 / 三指柔性夹持 / 六自由度机械臂 / 双目深度相机