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国内外采摘机器人的研究进展

例如1 人机协作型柑橘采摘机器人

课题所涉及的任务及实现预期目标的可行性

①果实的识别率、定位精度低

②果实的损伤率较大。

③采摘环境的非结构化给采摘带来困难

④果实平均采摘周期较长、效率低

⑤采摘机器人的制造成本高、应用推广难

21 世纪是农业机械化向智能化方向发展的重要时期。随着农业生产的规模化、多样化和精确化，农业生产作业要求逐渐提高，许多作业项目（如蔬菜和水果的挑选与采摘、蔬菜的嫁接等）都是劳动密集型工作，再加上时令的要求，保证作业质量成为关键问题；同时，工业生产发展迅速，农业劳动力将逐渐向社会其他产业转移；随着人口的老龄化和农业劳动力的减少，农业生产成本也相应提高，这样大大降低了产品的市场竞争力。果品采摘作业是水果生产链中最耗时、最费力的一个环节。采摘作业季节性强、劳动强度大、费用高，因此保证果实适时采收、降低收获作业费用是农业增收的重要途径。由于采摘作业的复杂性，采摘自动化程度仍然很低。目前，国内水果采摘作业基本上都是人工进行， 其费用约占成本的50%~70%，并且时间较为集中。采摘机器人作为农业机器人的重要类型，其作用在于能够降低工人劳动强度和生产费用、提高工人劳动舒适性、提高劳动生产率和产品质量、保证果实适时采收，提高产品的国际竞争力等方面具有很大潜力。

国内外采摘机器人的研究进展

果蔬采摘机器人的研究开始于20 世纪60 年代的美国( 1968 年) ，采用的收获方式主要是机械震摇式和气动震摇式。其缺点是果实易损、效率不高，特别是无法进行选择性的收获，在采摘柔软、新鲜的果蔬方面还存在很大的局限性。但在此后，随着电子技术和计算机技术的发展，特别是工业机器人技术、计算机图像处理技术和人工智能技术的日益成熟，采摘机器人的研究和开发技术得到了快速的发展。自1983年第1台西红柿采摘机器人在美国诞生以来，日本、荷兰、法国、英国、意大利、美国、以色列、西班牙等国都展开了果蔬收获机器人方面的研究工作，涉及到的研究对象主要有甜橙、苹果、西红柿、樱桃西红柿、芦笋、黄瓜、甜瓜、葡萄、甘蓝、菊花、草莓、蘑菇等，部分已经有了一些研究成果

 例如1 人机协作型柑橘采摘机器人

人机协作型研究思想是将采摘机器人寻找、定位待摘果实以及机器人导航任务由人来完成，机器人的运动轨迹规划、关节控制和末端执行器控制等任务由机器人的控制系统完成。西班牙工业自动化研究所基于人机协作思想开发的柑橘采摘机器人Agribot。该机器人由操作台、轮式移动机构、机械手、末端执行器、激光测距仪和控制系统等组成。操作人员发现待采摘果实后，利用游戏杆操纵移动/倾斜机构，使激光测距仪的激光束对准果实，获取待采摘果实的坐标，并将其放入一动态数据区。控制系统从动态数据区中取出坐标数据，并和机械手末端执行器的当前坐标进行比较，规划最优采摘路径的同时控制关节轴电机的运动，使机械手末端执行器到达指定位置。

合理的人机分工与协作不仅增强了智能机器人处理突发事件的能力和系统的鲁棒性，还可以在不增加系统复杂程度和成本的前提下，提高采摘成功率。人机协作型采摘机器人的研究具有现实意义，它不仅提高了采摘机器人的采摘效率和成功率，还能大幅度降低系统成本，有利于尽早实现采摘机器人的产业化。

2 西红柿采摘机器人