我国是世界上最大的辣椒生产国,消费国和出口国,辣椒种植面积及产量均逐年增长。辣椒种植模式复杂,标准化程度低,各品种的物理特性差异大,导致机械生产实施难度大,成本高,因此辣椒机械化未能普及。目前我国对智能机械化辣椒收获机的设计研究相比欧美等发达国家较晚，种植和收获的机械化程度较低，农艺和农机结合性较差，专门针对辣椒种植和收获的机械设备研究较少，基本处于人工采摘或半机械化采摘阶段。辣椒收获机智能化水平较低，根据辣椒成熟度自动调整辣椒采摘速度和高度的性能不足，减低辣椒损失率和破损率的能力较差。随着自动化技术和智能技术的发展，辣椒采收智能机械化已成为必然的发展趋势。 
   现阶段，受我国科技发展以及智能化相关产品普及程度极大提高的影响，机器人市场迎来发展小高峰。自动采摘机器人在农业和园艺领域有广泛的应用，它们可以通过使用计算机视觉、机器学习和机器人技术来辨识、摘取和收集不同类型的农作物和植物，水果和蔬菜行业是自动采摘机器人市场的主要需求来源，其中2022年中国自动采摘机器人产量同比增长32.8%；自动采摘机器人需求量同比增长29.7%。
   目前我国对智能机械化辣椒收获机的设计研究相比欧美等发达国家较晚，种植和收获的机械化程度较低，农艺和农机结合性较差，专门针对辣椒种植和收获的机械设备研究较少，因此还需要大力弥补空缺。辣椒采摘机器人的研究和应用能够提高辣椒产业的现代化水平，推动农业的高质量发展，解决人力短缺问题，降低生产成本，提高采摘效率和质量，具有重要的实际意义和经济效益。
   我们基于农机的基本形态，保留了车底盘这个基础部分，其次在车底盘上进行了创新设计。在其上我们分别设计有升降台、收集箱和机械臂。对于机械机构的设计，我们随后使用Solidworks软件对结构进行建模与仿真计算，根据仿真结果对结构进行优化，之后对各部分机械机构进行力学校核计算，以保证装置的稳定性与可行性。此外，对于控制系统的设计，实现了机电一体化，提高了装置的自动化水平。最后进行实物的制作并进行调试。
   机械结构是甜椒采摘车的研究核心，满足空间紧凑、成本低、少维护且效率高的机械结构是研究的重点。该产品机械结构部分主要包括：最底部的车底盘装置；控制采摘高度的电动升降台装置；完成甜椒采摘的机械臂装置；用于甜椒收集的收集箱装置。
   控制系统设计是甜椒采摘车的重要内容，其控制模块是该部分研究的重点，采用是主控和辅助控制结合的设计的理念。主控制部分选用STMf103c8t6微控制器为核心组成最小系统，包括电源模块、晶振电路、复位电路、串口电路等，实现对直流电机舵机的启动、正反转控制，从而控制采摘车的行动， 辅助控制是通过LoRa模块来传输信息，用神经网络来进行甜椒识别。
   整个系统一共分为车底盘、升降台、收集箱和机械臂4个部分。电力由底部的车底盘提供，可实现采摘车的自动运行；升降台可提高机器人的采摘高度，更好地实现甜椒的采摘；机械臂是完成甜椒采摘的工具，是本产品的设计重点。本产品依托机构设计与控制设计实现对机器人的总体设计，打造了一款机电一体化产品。
   车底盘采用的是摆式悬挂阿克曼结构，底盘装置主要包含一个直流电机和一个舵机。电机与齿轮、传动轴构成转动机构，用于驱动后轮；舵机与连杆组一起构成阿克曼转向机构。前轮转向（阿克曼）底盘可以通过后轮进行驱动，通过前轮控制方向，前轮转向结构和汽车类似，可以做到前进、后退、大半径转向等基本行驶功能，但不能实现原地转向。在基础的阿克曼结构上，新增了双边摆式悬挂设计，两个受力点让小车在不平的路面行驶时，也可以四轮同时着地，受力更稳定。由于本产品是适用于室内大棚里的甜椒采摘，其地形一般较为平坦，所以，我们采用了市场上较为常见的车底盘，满足基本功能还可以节省成本。其结构简单、可靠，维护起来也相对比较容易。
   针对自动装配机器人的升降平台安装空间大、承载性能差和位移精度低的问题，从运动的稳定性及精度出发，设计了一种精密剪叉升降机构。升降台我们采用的是电动式升降台。电动升降台具有操作便捷、安全可靠、稳定性好、多功能性强等特点，是现代物流和生产领域常用的提升设备之一。电动升降台由电动驱动，其结构稳固，能够提供良好的平稳性，确保在升降过程中其上的机械臂的稳定性，减少摇晃和晃动。电动升降台通常设计紧凑，占用空间少，可以灵活安装在我们的车底盘上。电动升降台能够适应各种环境和工作条件，如室内、室外、高温、低温等，具有较强的环境适应能力。我们的电动升降台采用优质的材料和先进的制造工艺，具有较高的可靠性和耐用性，能够长时间稳定运行。在此基础上，我们对升降台进行了创新设计。我们对甜椒进行了数据的收集整理，确定了升降台的需要的最大升降高度和最小升降高度。
   机械臂我们采用的是基于Jetmax机械臂的控制系统设计的机械臂。Jetmax机械臂采用先进的关节设计和控制系统，具备高精度的定位和运动控制能力，可以实现精准的动作，并灵活适应甜椒采摘任务的需求。其配备了先进的传感器和视觉系统，能够感知和识别采摘对象，确保准确而高效的采摘操作。通过视觉系统，可以识别果实的成熟度和位置，从而优化采摘策略。机械臂上还配备了碰撞检测传感器和急停功能，可以有效保障人员和设备的安全，降低意外风险。另外我们为机械臂设计了抓夹式末端执行器，通过甜椒定位，其可通过抓夹将甜椒抓取，再放入收集箱中，可实现全自动采摘工作。该机械臂具备较强的承载能力，可以轻松地处理各种不同重量和体积的甜椒，提高了采摘效率和适用范围。