果蔬采摘机器人研究进展
果蔬采摘机器人末端执行器研究现状
果蔬采摘机器人末端执行器研究现状
胡皓若;张跃跃;周佳良;陈青;王金鹏
【期刊名称】《中国农机化学报》
【年(卷),期】2024(45)4
【摘要】目前果蔬采摘大多以人工采摘为主,存在效率低、采摘成本大等缺点,同时随着人口老龄化问题的日益严重,劳动力紧缺,制约农业的快速发展。
末端执行器作为果蔬采摘机器人的关键部件,在很大程度上影响着采摘机器人的采摘率和损伤率,对末端执行器的研究具有至关重要的意义。
充分阐述当前国内外果蔬采摘机器人的研究现状。
根据采摘方式和驱动方式的不同对采摘末端执行器进行归纳,总结出采摘过程中致损原因。
通过列举典型采摘末端执行器,分析末端执行器在采摘过程中果实致损的原因;通过对现有采摘机器人末端执行器方案的具体参数对比梳理,提出存在识别定位不准、采摘效率低等问题,并从损伤率、采摘效率等方面对未来末端执行器进行展望。
【总页数】6页(P231-236)
【作者】胡皓若;张跃跃;周佳良;陈青;王金鹏
【作者单位】南京林业大学机械电子工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】S225;TP242
【相关文献】
1.采摘机器人末端执行器研究现状与展望
2.果蔬采摘机器人末端执行器的柔顺抓取力控制
3.果蔬采摘机器人末端执行器研究综述
4.果蔬采摘机器人末端执行器研究进展与分析
5.果蔬采摘机器人研究现状与进展分析
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
果蔬采摘机器人研究进展
图 １ 日本 的番 茄 采摘 机 器 人 ｒｇ１ Ｔｍａ ｉ ｒｂ ｔｌ ｒ ｎＪｐｎ ｉ． ｏ ｔ ｐ ｏ 曲 ０ｏ ｌｍｌ ａａ ｔ ｅｉ
摘机器人采 摘 速度 大约 是 １ ／ ， ５ｓ个 成功 率在 ７ ％左 右 。主 ， ０
要存在 的问题 是当成 熟 番茄 的位 置处 于 叶茎 相对 茂密 的地 方时 ， 械手无法避 开叶茎障碍物 完成采摘 ＿ ３。 机 ２Ｊ －
，
ｓ ｒｈｒｓｌ ｆ ｉ ｔｙ ｉ ｌ ｉ ｉ ｂｔ，ｉｃｕｉｇｒｂｔ ｒ ｃ ｌ ａｄｓ ｕｔｒ． Ｉｕ ａａｙｍｇｔ ｏｋ ｇｃｎｉｏ ， ｎｔｎａｄｐｏ ｌ ｆ ｅ ｃ ｕｔ ｏ ｔ ｐｃ ｃ ｎ ｒ ｏ ｎｌｄｎ ｏｏ ｐｉ ｉｅ ｎ ｔ ｃ ｅ 皿ｌ 曲 ￣ ｌ ｅｗｒｉ ｏｄｔ ｎ ｆ ｃｉ ｎ ｒｂ ｍｓ ａ ｅ ｓ ｎ￣ ｔ ａ ｐ ｋ ｇ ｏ ｓ ｎｐ ｒ ｕ Ｄ ｚ ｈ ｎ ｉ ｕ ｏ ｅ ｏ
Ａｂ ｔａ ｔ Ｔｈ ｕ ｒｎ ｉ ａｉｎｏ ｓａｃ ｎｆｕｔ ｎ ｅ ｅａ ｌ ｉｋｎ ｏ ｏ ｔ ｏ ｎ ｒａ ｗ ｓｓｎ ａ ｉｅ ｔｅ ｐ ｒｉｕ ａ ｌ ｏ ｕ ｅ ｅ ｏ ｈ ℃． ｓｒｃ ｅｃ ｒｅ ｔｓｔ ｔ ｆ ｅｅ ｒｈｏ ｒ ｉａ ｄｖｇ ｔｂｅｐｃ ｉｇｒｂ ｔ ｍｅａ ｄ ｂｏｄ ａ ｕ ｍ，ｒｚｄ ｈ ａ ｔ ｌｒｙｆｃ ｓｗ ｒ ｎｔ ｅＩ ｕ ｏ ｒ ａｈ ｃ
目视觉 方法对果实进行 定位 ， 利用机械 手 的腕关 节把果实 拧 下 。移 动系统采用 ４轮机构 ， 可在垄 间 自动行走 。该 番茄采
其 缺点是 果 实易 损 ， 率不 高 ， 效 特别 是无 法进行 选择 性 的收
获ｕ 。２ 世 纪 ８ ０ Ｊ ０年代 中期 以来 ， 随着 电子 技术 和 计算 机 技 术 的发展 ， 别是 工业 机器 人技术 、 算机 学 。 ｍａ Ａ ｈｉ ｇ ．ｃ． Ｏ 。 （３ ：３４— ３７ Ｊ ａ ０ ｎｕ Ａ ｒ Ｓｉ Ｏ８３ １）５９ ５９ ￣ ｌｆ ｉ ２ ６
设施农业采摘机器人研究进展
设施农业采摘机器人研究进展打开文本图片集智能化果蔬采摘机器人是现代设施农业发展的迫切需要。
概述了国内外设施农业果蔬采摘机器人的研究现状，通过分析目前典型的采摘机器人的功能、工作原理和关键参数，指出目前采摘机器人研究应用过程中的主要难点和制约因素，以及采摘机器人的未来研究方向。
果蔬采摘是果蔬生产过程中最为耗时、耗力、实效性强的生产环节之一，所需投入的劳动力约占整个生产种植过程的40%〜50%。
随着社会发展，特别是工业化发展进程使得农业劳动力逐渐减少，农业劳动力成本逐渐增加。
依靠人工劳作的生产形式己不能满足现代农业发展的需求。
依靠机器人、智能化装备开展农业生产成为现代农业发展的迫切需要，是在农业机械化、自动化基础上提出的新的要求和发展趋势。
果蔬采摘机器人是农业机器人的一种，是机器人技术在农业中应用和创新，集中了机械、电子、信息、计算机、农学和生物等多学科领域知识。
采摘机器人将在减轻劳动强度，解决劳动力短缺，保障采摘作业的适时性，提高农业生产效率，提高果蔬质量等方而具有巨大的潜力和市场需求。
20世纪60年代，一些研究学者开始尝试采用机器人技术进行果蔬的收获，到90年代出现了一个发展的高峰。
日本、荷兰、美国、西班牙等农业发展国家出现了一批果蔬收获机器人样机。
涉及到的研究对象主要有柑橙、苹果、番茄、樱桃、黄瓜、葡萄、甘蓝、生菜、马铃薯、草莓等。
随着近年的发展，依据采收对象和采收方式的区别，农业采收机器人逐渐呈现3种不同的发展类型：果树采收类、大田采收类及设施农业采收类。
由于设施农业具有栽培模式结构化程度高，果蔬采摘频率高等特点，尤为适合发展机器人化的采摘。
同时，设施农业环境下又受到空间相对狭小、密闭的限制，传统的大型农业机具难以直接改造应用。
因此，设施农业采摘机器人从发展之初就形成了以专用的小型化运动平台以及采用微小型工业机器人为鲜明特点的发展模式。
目前，日木、荷兰、英国等国家相继开发了番茄、草莓、黄瓜、蘑菇、葡萄等多种果蔬的采摘机器人。
果蔬采摘机器人研究进展与展望
果蔬采摘机器人研究进展与展望金慧迪（西北农林科技大学，机械与电子工程学院，712100）摘要：本文主要介绍了果树采摘机器人的特点及国内和美国、日本、荷兰、英国等国外的研究进展，并且对研究过程中所存在的一些问题提出了一系列的解决方案，对未来果蔬机器人的发展进行了展望。
关键词：机器人：果树采摘：研究进展在果蔬生产作业中，收获采摘约占整个作业量的40%。
采摘作业质量的好坏直接影响到果蔬的储存、加工和销售，从而最终影响市场价格和经济效益。
由于采摘作业的复杂性，采摘自动化程度仍然很低。
目前国内果蔬采摘作业基本上还是手工完成。
随着人口的老龄化和农业劳动力的减少，农业生产成本也将提高。
因此，发展机械化收获技术，研究开发果蔬采摘机器人，具有重要的意义。
一、果蔬采摘机器人的特点1.1 作业对象的非结构性和不确定性果实的生长是随着时间和空间而变化的，生长的环境是变化的、未知的和开放性的，直接受土地、季节和天气等自然条件的影响。
这就要求果蔬采摘机器人不仅要具有与生物体柔性相对应的处理功能，而且还要能够顺应变化无常的自然环境，在视觉、知识推理和判断等方面具有相当高的智能。
1.2 作业对象的娇嫩性和复杂性果实具有软弱易伤的特性，必须细心轻柔地对待和处理。
且其形状复杂，生长发育程度不一，相互差异很大。
果蔬采摘机器人一般是作业、移动同时进行，行走不是连接出发点和终点的最短距离，而是具有狭窄的范围、较长的距离及遍及整个田间表面等特点。
1.3 良好的通用性和可编程性由于果蔬采摘机器人的操作对象具有多样性和可变性，要求具有良好的通用性和可编程性。
只要改变部分软、硬件，变更判断基准，变更动作顺序，就能进行多种作业。
例如，温室果蔬采摘机器人，更换不同的末端执行器就能完成施肥、喷药和采摘等作业。
1.4 操作对象和价格的特殊性果蔬采摘机器人操作者是农民，不是具有机电知识的工程师，因此要求果蔬采摘机器人必须具有高可靠性和操作简单的特点；另外，农业生产以个体经营为主，如果价格太高，就很难普及。
采摘机器人的研究进展与现状分析
谢谢观看
在传感器技术方面，采摘机器人需要使用多种传感器来获取作物的位置、颜色、 大小等信息。例如，机器视觉技术可以通过分析图像中的颜色和形状来确定目 标作物的位置，而深度传感器则可以获取作物的三维信息。这些传感器技术的 结合使得采摘机器人能够更加准确地识别和定位目标作物。
在人工智能方面，采摘机器人的智能化程度越来越高。通过机器学习算法的训 练，机器人可以学习如何识别作物并进行采摘。同时，机器人还可以根据环境 因素（如天气、光照等）的变化来调整自身的采摘策略，以适应不同的采摘环 境。
2、智能化程度的进一步提高：未来的采摘机器人将具备更加智能化的算法和 传感器技术，以便更好地适应各种不同的采摘环境和任务。例如，通过使用更 加先进的机器学习算法和计算机视觉技术，机器人将能够更加准确地识别和定 位目标作物，并自动调整自身的采摘策略以适应不同的环境因素。
3、移动性和灵活性的进一步提升：未来的采摘机器人将具备更加灵活的机械 臂和传感器系统，以便更好地适应各种不同的采摘任务。例如，通过使用可折 叠式的机械臂和传感器系统，机器人将能够在不同的采摘场景中自由切换姿态 和位置，从而提高采摘效率和质量。
2、遥控与远程监控技术
随着无线通信技术的发展，遥控与远程监控技术也被广泛应用于移动式采摘机 器人。操作者可以通过手机或电脑对机器人进行远程操控，实时获取机器人的 工作状态、位置信息以及故障预警等数据，实现对机器人高效管理和监控。
3、人工智能算法的优化与改进
针对采摘机器人视觉识别、路径规划等关键问题，人工智能算法不断得到优化 与改进。深度学习算法的应用已经从传统的卷积神经网络（CNN）扩展到强化 学习、迁移学习等多种领域，提高了机器人的自主性和适应能力。
四、结论
移动式采摘机器人的研究和发展为现代农业提供了强有力的支持。尽管现有的 研究已经取得了显著成果，但仍存在许多挑战和问题需要解决。未来研究应多 传感器融合与信息融合技术的进一步发展、算法的持续优化以及远程监控技术 的深入研究等方面，以提升采摘机器人的工作效率和智能化水平。随着科技的 不断进步和创新，相信移动式采摘机器人的应用和发展将会为现代农业带来更 加美好的未来。
果蔬采摘机器人的发展现状、问题及对策分析
/发展研究|四川农业与农机/2014年6期|进方向平行滑动，可以保证机构不干扰视觉传感器。
其末端执行器由3把电热刀和围着主茎配置的气动驱动器组成，电热刀的安装位置使其可以从3个方向围住主茎，电热刀上方有V 字形引导器。
首先，视觉传感器识别需要摘除的叶子及其主茎，检测出其位置，接近被摘叶下方的主茎。
电热刀的引导器沿主茎向上滑动，叶柄总可以接触到3个电热刀中的一个，叶柄和电热刀一接触上，电流立即导通，烧断叶柄，摘除叶子。
利用热切断叶柄，还能对切断部位消毒，可以防止病菌从切口侵入。
这种机器人的采摘速度为45s/根，成功率约为80%。
2）冈山大学和井关农机株式会社于1991年合作研究了黄瓜收获机器人，这款机器人的研发是农机农艺相融合的成果。
首先，为使机器人容易进行收获作业，改进了黄瓜的栽培方式——将传统的栽培方式倾斜化，用支柱等支撑茎叶，只让果实露在棚架的下方，达到果实和茎叶分开的目的，以利于黄瓜的采摘。
这台机器人由可进行果实识别和位置检出的视觉传感器、七自由度极坐标型机械臂、可夹持果实并检出和剪断果梗的末端执行器以及移动机构构成。
1.1.3柑橘类收获机器人1）日本久保田株式会社于1988年试验、开发了柑橘收获机器人。
该机器人机械臂为三自由度垂直多关节型，小臂和大臂长度相等，肘和腕关节的速比为2∶1。
末端执行器可以沿直线运动，使机械臂不会像一般极坐标型关节一样伸向背后，从而避免了与背后的果树发生干扰。
机器工作时，频闪光源发光，末端执行器内部的摄像机随即开始采集图像，检测出果实。
机械臂靠近目标果实并用吸盘将目标果实吸入梳状罩，使其和其他果实分开，最后由锥形切刀将果梗切断。
2）美国的佛罗里达大学于1990年开发了橙子收获机器人。
这种橙子收获机器人拥有可实现左右上下和直线运动的三自由度极坐标型液压驱动以及七自由度的机械臂。
当末端执行器内置的光源、彩色摄像机检出果实之后，末端执行器就移向果实，末端执行器内置的超声波传感器检测出距离，半圆形环切刀便旋转切断果梗收获橙子。
蔬果采摘机器人的研究进展与展望
蔬果采摘机器人的研究进展与展望随着全球人口的增长和营养素需求的增加，农业生产的规模和效率成为重要的问题。
在传统的农业生产过程中，蔬果采摘是一个人工劳动密集的环节，需要大量的人力资源和时间。
为了提高农业生产效率和减轻人力负担，蔬果采摘机器人成为了一个备受关注的研究领域。
本文将就蔬果采摘机器人的研究进展和展望进行论述。
1. 研究现状目前，蔬果采摘机器人的研究日益进展，研究内容包括机器人的设计和控制方法。
设计方面，采用机器视觉和智能算法来指导机器人的动作，使得机器人能够识别目标对象和进行自主移动。
控制方面，主要是通过传感器和执行器来实现机器人的操作，并且配备了控制系统来监测机器人的运行状态和调节机器人的行为。
在机器人的设计中，机器人的形状和结构根据目标种类的不同而有所不同，例如森林生长在土壤中的蔬菜采收机器人更具有穴居虫的形状，蔬菜的枝段收割机器人的形状则稍微弯曲，以适应蔬菜底部和的生长环境。
在机器人控制方面，对比机电传动和液压驱动，由于空气动力学的优越性和绿色环保的考虑，电动化已经成为非常流行的选择。
传感器方面，蔬果采摘机器人配备的传感器主要包括相机、雷达和超声波传感器等，可以提供足够的环境感知，使得机器人能在不同种类蔬果的环境下进行高效采摘。
此外，一个完整的采摘过程，机器人在触摸目标作物时，应同时计算出环境中其他植物利用立体视觉技术将其识别出来，以避免机器人伤害到不成熟的作物。
目前，蔬果采摘机器人具备高速度和精准性，能够快速地对任何大小和类型的蔬果进行采摘工作。
与传统的人工采摘相比，机器人能够实现快速、准确的采摘，提高了农产品质量和生产效率。
机器人在农业生产中的应用，也是社会和环境可持续发展的一个重要体现。
2. 展望未来虽然目前蔬果采摘机器人取得了一定的成果，但它依然存在一些挑战和困难。
其一是机器人的效率问题。
机器人处理速度还不够快，容易出现执行器动作不够精确、指向不准确等问题，导致采摘效果较差。
采摘机器人简介
.
目录
1摘要 2果树采摘机器人的特点 3国内外采摘机器人的研究进展 4采摘机器人的结构组成 5果蔬采摘机器人的主要问题和关键技术
6参考文献
.
1采摘机器人的特点
①作业对象娇嫩、形状复杂且个体状况之间的差 异性大，需要从机器人结构、传感器、控制系统 等方面加以协调和控制； ②采摘对象具有随机分布性，大多被树叶、树枝 等掩盖，增大了机器人视觉定位难度，使得采摘 速度和成功率降低，同时对机械手的避障提出了 更高的要求； ③采摘机器人工作在非结构化的环境下，环境条 件随着季节、天气的变化而发生变化，环境信息 完全是未知的、开放的，要求机器人在视觉、知 识推理和判断等方面有相当高的智能；
.
3．2机械手
机械手又称操作机，是指具有和人手臂相似的动作功 能，并使工作对象能在空间内移动的机械装置，是机 器人赖以完成工作任务的实体。在收获机器人中，机 械手的主要任务就是将末端执行器移动到可以采摘的 目标果实所处的位置，
直角坐标
圆柱坐标
极坐标
球坐标
多关节 （类人）
其工作空间要求机器人能够达到任何一个目标果实。 相比其它结构比较起来，要求更加灵活和方便。机械 手的自由度是衡量机器人性能的重要指标之一，它直 接决定了机器人的运动灵活性和控制的复杂性。
西红柿
葡萄
目对于西瓜等作物的藤茎在地面上的果实，使用上述两 种行走装置显然不适合。移动机构的设计必须要保证机 器人运动平稳和灵活避障。荷兰开发的黄瓜收获机器人 以铺设于温室内的加热管道作为小车的行走轨道。日本 等尝试将人形机器人引入到移动式采摘机器人中；但这 种技术目前还不成熟，有待进一步的研制开发。采用智 能导航技术的无人驾驶自主式小车是智能采摘机器人行 走部分的发展趋势。
果蔬采摘机器人研究现状与发展
农业作为我国重要的经济产业支柱，其发展的道路上存在着众多的问题。
在城镇化不断推进和人口老龄化现象日益严重以及大量青年人外出务工等的驱动下，农村严重缺乏生产劳动力，而缺乏生产劳动力是农业发展面临的主要问题之一[1]。
目前，我国果蔬等农作物采摘方式以人工采摘方式为主，由于劳动力的不足，大量的人工成本严重影响了果蔬生产效益。
因此，随着国家的发展，农业的发展逐渐从传统农业向智能化、智慧化农业发展，因而在农业生产中普及智能化设备、降低成本、提高工作效率，将成为未来农业发展的必然趋势，研发制造适用于果蔬等农作物采摘的机器人，代替人工进行农业生产，对于推进农业智能化和现代化进程具有重要意义[2]。
1果蔬采摘机器人的作业特性分析
1.1采摘对象多样化，生长环境差异化
果蔬的种类繁多，其大小、形状、颜色、重量以及坚硬度都有很大的差别，对于坚硬度不高的果蔬采摘时容易造成损坏，所以在作业时，采摘机器人需要根据果蔬的大小去调整末端执行器以及控制抓取力度。
由于果蔬的生长受到环境因素的影响很大，而环境也存在着很大的差异性，所以采摘机器人的采摘作业环境也就大不相同，进而对其提出了更高的要求。
《2024年智能移动式水果采摘机器人系统的研究》范文
《智能移动式水果采摘机器人系统的研究》篇一一、引言随着科技的飞速发展，农业自动化和智能化已成为现代农业发展的重要方向。
其中，智能移动式水果采摘机器人系统的研究，不仅对于提高水果采摘效率、降低人工成本、减少采摘过程中的损失具有重要意义，而且有助于推动农业现代化进程。
本文将对智能移动式水果采摘机器人系统的研究进行详细阐述，以期为相关研究提供参考。
二、研究背景及意义水果采摘是一项劳动强度大、技术要求高的工作。
传统的人工采摘方式存在效率低下、成本高、易损伤果实等问题。
而智能移动式水果采摘机器人系统，通过集成传感器、控制系统、执行机构等设备，实现自主导航、定位、识别、采摘等功能，有效解决了人工采摘的难题。
因此，研究智能移动式水果采摘机器人系统，对于提高水果采摘效率、降低生产成本、保护果实品质具有重要意义。
三、系统构成及工作原理智能移动式水果采摘机器人系统主要由移动平台、视觉识别系统、机械臂及末端执行器等部分组成。
其中，移动平台负责机器人的行走和定位；视觉识别系统通过图像处理和机器视觉技术，实现对果实的识别和定位；机械臂及末端执行器则负责完成果实的采摘任务。
工作原理方面，机器人首先通过移动平台自主导航至果树附近，然后通过视觉识别系统识别和定位果实。
接着，机械臂根据视觉系统的指令，调整姿态和位置，使用末端执行器进行采摘。
整个过程中，机器人可实现自主决策、协调控制，提高采摘效率和准确性。
四、关键技术及研究进展智能移动式水果采摘机器人系统的研究涉及多项关键技术，包括自主导航与定位技术、果实识别与定位技术、机械臂及末端执行器设计等。
其中，自主导航与定位技术是实现机器人自主行走和精确定位的关键；果实识别与定位技术则关系到机器人的采摘准确性和效率；机械臂及末端执行器的设计则直接影响机器人的作业性能和可靠性。
近年来，国内外学者在智能移动式水果采摘机器人系统方面取得了显著的研究进展。
例如，在自主导航与定位技术方面，研究人员通过优化算法和硬件设备，提高了机器人的行走速度和定位精度；在果实识别与定位技术方面，利用深度学习和计算机视觉等技术，实现了对果实的快速识别和准确定位；在机械臂及末端执行器设计方面，通过优化机械结构和控制算法，提高了机器人的作业效率和可靠性。
《2024年智能移动式水果采摘机器人系统的研究》范文
《智能移动式水果采摘机器人系统的研究》篇一一、引言随着现代农业的不断发展，高效、快速和自动化的果实采摘方式成为当下农业生产中急需解决的问题。
在许多农产区，特别是在果树种植区域，劳动力短缺、成本高昂以及传统采摘方式效率低下等问题严重制约了农业的可持续发展。
因此，研究并开发智能移动式水果采摘机器人系统，对于提高果实采摘效率、降低人工成本、促进农业现代化具有重要意义。
本文旨在探讨智能移动式水果采摘机器人系统的研究现状、技术原理、应用前景及未来发展趋势。
二、研究现状当前，国内外众多科研机构和企业对智能移动式水果采摘机器人系统进行了深入研究。
在技术层面，主要涉及到机器人运动控制技术、图像识别与处理技术、机器学习与人工智能技术等。
在研究过程中，这些技术共同作用，使采摘机器人能够在果园环境中自主导航、定位果实并进行精确采摘。
三、技术原理智能移动式水果采摘机器人系统的技术原理主要包括以下方面：1. 机器人运动控制技术：通过控制算法和传感器，使机器人能够在果园环境中自主移动和定位，以适应不同的地形和果树分布。
2. 图像识别与处理技术：利用计算机视觉技术，对果实进行识别和定位，实现精确采摘。
3. 机器学习与人工智能技术：通过训练模型，使机器人具备自主学习和适应能力，能够根据不同种类和成熟度的果实进行采摘。
四、应用前景智能移动式水果采摘机器人系统的应用前景广阔。
首先，它可以大幅提高果实采摘效率，降低人工成本，解决劳动力短缺问题。
其次，机器人可以适应各种复杂环境，减少对环境的破坏和污染。
此外，智能采摘机器人还可以根据果实的成熟度和品质进行筛选，提高果实的产量和质量。
在农业现代化的进程中，智能移动式水果采摘机器人系统将成为农业生产的重要工具。
五、未来发展趋势未来，智能移动式水果采摘机器人系统将朝着以下方向发展：1. 更加智能化：随着人工智能技术的不断发展，采摘机器人将具备更强的自主学习和适应能力，能够适应更多种类的果实和复杂的果园环境。
果蔬采摘机器人的研究现状及发展方向
果蔬采摘机器人的研究现状及发展方向随着现代科学技术的发展，人类正在朝着一个机械智能化时代迈进。
越来越多的行业开始导入智能化、自动化的机器，而对于劳动力输入最多的农业自是不甘落后的，早早的将机械利用其中。
为解决农业采摘中的实际问题，果蔬采摘机器人的研究与应用成为一种迫切需要。
综述了国内外果蔬采摘机器人的研究进展与现状，通过分析这些采摘机器人，并在此基础上重点分析了果蔬采摘机器人研究中存在的问题，提出了未来研究开发的技术关键与方向，同时也指明了采摘机器人未来的研究方向。
标签：果蔬采摘;机械手;自动化;研究现状引言随着电子计算机和自动控制技术的迅速发展、农业高新科技的应用和推广，农业机器人已逐步进入到农业生产领域中，并将促进现代农业向着装备机械化、生产智能化的方向发展。
【1】果蔬采摘是农业生产中季节性强、劳动强度大、作业要求高的一个重要环节，研究和开发果蔬采摘的智能机器人技术对于解放劳动力、提高劳动生产效率、降低生产成本、保证新鲜果蔬的品质，以及满足作物生长的实时性要求等方面都有着重要的意义。
果蔬采摘机器人的研究现状：国际上，一些以日本和美国为代表的发达国家，已经从20世纪80年代开始研究采摘机器人，并取得了一些成果。
而我国直到20 世纪90 年代，中国才开始研究果蔬采摘机器人，而且相对于其他发达国家，中国的研究工作具有起步晚，发展慢，投资少的特点。
哪怕在改革开放之后，我国加大对于这个方面的研究，但是所取得效果仍旧不明显，使得果蔬采摘自动化技术长期处于基础研发的阶段。
我国对采摘机器人的研究始于20世纪90年代中期，虽然与发达国家还有很大的差距，但是在不少院校和研究学者的努力下也取得了一些进展【2】。
中国农业大学的汤修映等人研制了一个6自由度黄瓜采摘机器人，该机器人基于RGB三基色模型的G分量【3】来进行图像分割，在特征提取后确定黄瓜的采摘点。
同时提出了新的适合自动化采摘的斜栅网架式黄瓜栽培模式。
孙明等为苹果采摘机器人开发了一套果实识别视觉系统，并研究成功了一种使二值图像的像素分割正确率大于80%的彩色图像处理技术。
果蔬采摘机器人的综述报告
果蔬采摘机器人的文献综述摘要介绍了国内外果蔬采摘机器人的类型和特点，综述了国内外果蔬采摘机器人的研究进展，总结了果蔬采摘机器人的特点，归纳了果蔬采摘机器人研究中的关键问题并分析了典型的果蔬采摘机器人的机械结构及控制系统的过程机理等，比较了果蔬采摘机器人的动力源系统。
在此基础上，对果蔬采摘机器人的研究前景进行了展望。
关键词：引言随着电子计算机和自动控制技术的发展、农业高新科技的应用和推广，农业机器人已逐步进入到农业生产领域中，并将促进现代农业向着装备机械化、生产智能化的方向发展。
果蔬采摘是农业生产中季节性强、劳动强度大、作业要求高的一个重要环节，使用人工采摘不仅效率低、劳动量大，而且对果蔬也造成了一定量的损害。
研究和开发果蔬采摘的智能机器人技术对于解放劳动力、提高生产效率、降低生产成本、保证新鲜果蔬品质，以及满足作物生长的实时性要求等方面都有着很重要的意义。
并且，随着我国农业从业者的减少和老龄化趋势的不断加大，果蔬采摘机器人的开发利用具有巨大的经济效益和广阔的市场前景。
第1章果蔬采摘机器人的发展现状1.1 果蔬采摘机器人的特点工业领域是机器人技术的传统应用领域，工业机器人处于可控制的人工环境内，并以均匀材质、确定的尺寸和形状的物体为操作对象，目前已经得到了相当成熟的应用，而采摘机器人工作在高度非结构化的复杂环境下，作业对象是有生命力的新鲜水果或蔬菜。
同工业机器人相比，果蔬采摘机器人具有以下特点：1、作业环境的非结构性。
由于农作物随着时间和空间而变化，工作环境是变化的、未知的，是开放性的。
作物生长环境除受地形条件的约束外，还直接受季节、天气等自然条件的影响。
这就要求采摘机器人不仅要具有与生物体柔性相适应的处理功能，而且还要能够顺应变化的自然环境，在视觉、触觉、多传感器融合等知识推理和判断等方面具有相当的智能。
2、采摘对象的娇嫩性和复杂性。
果实具有软弱易伤的特性，其形状复杂，生长发育程度各异；而且采摘对象大多被植物的枝叶所遮盖，增大了视觉定位的难度，是采摘速度和成功率降低，同时也对机械手的避障提出了更高的要求。
《2024年智能移动式水果采摘机器人系统的研究》范文
《智能移动式水果采摘机器人系统的研究》篇一一、引言随着科技的发展和农业现代化的推进，水果采摘成为农业工作中重要的环节之一。
然而，传统的人工采摘方式效率低下、成本高且劳动强度大。
为了解决这一问题，智能移动式水果采摘机器人系统的研究与应用逐渐受到关注。
本文旨在探讨智能移动式水果采摘机器人系统的研究现状、技术原理、应用前景及潜在问题，为相关研究提供参考。
二、智能移动式水果采摘机器人系统的研究现状目前，国内外学者在智能移动式水果采摘机器人系统方面进行了大量研究。
该系统主要涉及移动平台、机械臂、视觉识别、控制与决策等关键技术。
在移动平台方面，主要采用轮式、履带式或仿生移动方式，以适应不同的地形和环境。
机械臂是实现采摘的关键部分，需具备精确的定位和操作能力。
视觉识别技术则用于识别水果的位置、大小和成熟度等信息，为采摘提供依据。
控制与决策系统则是整个机器人的“大脑”，负责协调各部分的工作。
三、技术原理智能移动式水果采摘机器人系统的技术原理主要包括以下几个方面：1. 移动平台技术：采用先进的传感器和控制系统，使机器人能够在各种地形和环境下自主移动或远程控制移动。
2. 机械臂技术：机械臂需具备高精度、高速度的定位和操作能力，以实现对水果的精确采摘。
3. 视觉识别技术：通过图像处理和机器学习等技术，实现对水果的位置、大小和成熟度等信息进行识别和判断。
4. 控制与决策系统：根据视觉识别信息，结合预先设定的采摘策略，控制机械臂进行采摘操作。
同时，系统还需具备自主学习和优化能力，以适应不同的环境和采摘需求。
四、应用前景智能移动式水果采摘机器人系统的应用前景广阔。
首先，它可以提高水果采摘的效率和质量，降低人工成本和劳动强度。
其次，机器人可以在复杂、危险的环境中工作，保障人员的安全。
此外，通过自主学习和优化，机器人可以适应不同的水果种类和种植环境，具有广泛的应用前景。
在农业现代化和智慧农业的发展中，智能移动式水果采摘机器人系统将发挥越来越重要的作用。
采摘机器人的研究现状和发展趋势
采摘机器人的研究现状和发展趋势刘志宇，张 亮，李树珍，石 磊，任晓光（河北科技师范学院机电工程学院，河北秦皇岛０６６００４）摘要：采摘机器人是农业机器人的一个重要分支，对未来农业机械化、自动化以及智能化起着重要的作用。
研究主要介绍了近几年国内外对采摘机器人的研究现状及成果，同时对采摘机器人的发展趋势做出了分析。
关键词：采摘机器人；研究现状；发展趋势果蔬种植规模的逐渐扩大，人工成本的不断提高，并且农村老龄化现象逐渐增加，大量青年人外出打工，这些都对农业的发展产生了阻碍，使用采摘机器人代替人工采摘果蔬已经成为必然的趋势［１］。
该研究对国内外近几年研制的采摘机器人进行了综述，并且对未来采摘机器人的发展方向和趋势做出分析。
１ 国内外研究现状１．１ 国外研究现状随着农业逐渐规模化、精准化以及多样化，极大地推动了农业机器人的发展，外国采摘机器人取得了巨大的成绩，特别是日本、美国等发达国家［２］。
ＪａｎＢｏｎｔｓｅｍａ团队研制出一种多功能采摘机器人，针对不同的水果和蔬菜形态研制出了不一样的移动装置、视觉传感器以及末端执行器。
行走机构采用的是大型拖拉机，并且在拖拉机的后面装有遮光棚，以此来降低外界光照的影响。
采摘机器人的视觉方案是将彩色相机和ＴｏＦ相机相融合，末端执行器是橡胶鳍片的并且带有剪刀，末端执行器抓紧水果，然后剪刀进行剪取，完成水果和树枝的分离。
美国Ｄａｖｉｄｓｏｎ等人研制出了一种苹果采摘协作机器人。
该机器人将移动滑轨作为行走机构，同机械臂连接，构成了八轴机械臂，机械臂和自动收集器通过实时的协调配合，完成苹果的采摘，这个苹果采摘协作机器人大约采摘一个水果需要花费８．６１ｓ。
Ｏｎｉｓｈｉ等设计了一款苹果采摘机器人。
该机器收稿日期：２０２０ ０６ ２３作者简介：刘志宇（１９９３ ），男，河北威县人，硕士，研究方向为机器人技术及应用。
櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌数据访问层：该层所做事务直接操作数据库，针对数据的增、删、改、查等。
《2024年智能移动式水果采摘机器人系统的研究》范文
《智能移动式水果采摘机器人系统的研究》篇一一、引言随着科技的发展和农业现代化的推进，水果采摘成为农业工作中重要的环节之一。
然而，传统的人工采摘方式效率低下、成本高昂，且在部分地区存在劳动力短缺的问题。
因此，研究并开发智能移动式水果采摘机器人系统，以提高水果采摘的效率和降低人工成本，具有重要的现实意义。
本文旨在探讨智能移动式水果采摘机器人系统的研究内容、方法及进展。
二、研究背景与意义随着人口红利的消失和老龄化问题的加剧，农业劳动力短缺成为制约农业发展的瓶颈之一。
同时，随着科技的不断进步，机器人技术逐渐成熟并广泛应用于各个领域。
将机器人技术应用于水果采摘，不仅可以提高采摘效率、降低人工成本，还可以减少果实在采摘过程中的损伤，提高果实的品质。
因此，研究智能移动式水果采摘机器人系统具有重要的现实意义和广阔的应用前景。
三、系统构成与工作原理智能移动式水果采摘机器人系统主要由移动平台、机械臂、视觉识别系统、控制系统等部分组成。
其中，移动平台负责在果园内自主导航和移动；机械臂具备夹持和采摘功能；视觉识别系统通过图像识别技术识别果实的位置和大小；控制系统则负责整个系统的协调和控制。
四、研究方法与技术路线本研究采用理论分析、仿真实验和实地试验相结合的方法。
首先，通过查阅相关文献和资料，了解国内外水果采摘机器人的研究现状和发展趋势；其次，利用计算机仿真技术，对智能移动式水果采摘机器人系统进行仿真实验，验证其可行性和性能；最后，在实地果园进行试验，测试系统的实际效果和性能。
技术路线主要包括需求分析、系统设计、软件开发、硬件制作、仿真实验和实地试验等阶段。
五、系统关键技术研究1. 视觉识别技术：通过图像处理和机器视觉技术，实现对果实的精准识别和定位。
包括果实颜色、形状、大小等特征的提取和识别。
2. 机械臂设计与控制：设计具有夹持和采摘功能的机械臂，并实现对其精确的控制。
包括机械臂的结构设计、运动规划和控制算法的研究。
3. 自主导航与定位技术：研究移动平台的自主导航和定位技术，实现其在果园内的自主移动和精准定位。
农业采摘机器人设计与研究
农业采摘机器人设计与研究【摘要】农业采摘机器人是一种结合机械、电子和计算机技术的新型农业工具，可以有效解决农业劳动力短缺和成本高的问题。
本文首先介绍了农业采摘机器人的发展历程，包括从早期的简单机械装置到现代高度智能化的系统。
接着分析了农业采摘机器人的技术原理和关键技术，如视觉识别、抓取装置和自主导航等。
在设计要点方面，重点讨论了机器人的结构设计、作业效率和安全性等问题。
展望了农业采摘机器人的未来发展方向，包括智能化程度提高、适应性加强等方面。
农业采摘机器人的应用前景广阔，具有重要的社会价值和经济效益，将成为未来农业现代化的重要推动力量。
【关键词】农业采摘机器人, 设计与研究, 技术原理, 关键技术, 设计要点, 发展历程, 未来发展方向, 应用前景, 社会价值, 经济效益1. 引言1.1 研究背景农业采摘一直是农民们的重要工作之一，而随着人口增加和劳动力成本上升，传统的人工采摘方式已经无法满足日益增长的农产品需求。
开发一种高效、节约成本的农业采摘机器成为当务之急。
传统的农业采摘机器往往存在效率低下、损伤率高、对多样化农作物适应性差等问题，无法满足现代农业生产的需求。
为此，人们开始关注农业采摘机器人技术的研究与发展，希望通过机械化自动化的方式来提高采摘效率，减少劳动力成本，降低损伤率，提高农产品品质。
随着科技的不断发展和进步，农业采摘机器人的研究和应用也愈发活跃。
各国纷纷投入资金和人力资源，积极探索适合不同地区和不同农作物的采摘机器人技术，以推动农业生产的现代化与智能化。
探讨农业采摘机器人设计与研究已经成为当前农业科技领域的热点之一。
1.2 研究意义农业采摘机器人的研究意义主要体现在以下几个方面：农业采摘机器人可以有效解决人工采摘劳动力短缺的问题。
随着全球人口增长和城市化进程加快，农村劳动力向城市转移的趋势明显，导致农业生产中存在严重的劳动力缺口。
而采摘工作对于果蔬等农产品的生产十分重要，因此研发农业采摘机器人可以填补人工劳动力不足的空缺。
水果采摘机器人自主定位与路径规划研究
水果采摘机器人自主定位与路径规划研究摘要：水果采摘一直是农业生产中一项重要的任务，然而，由于水果采摘过程中的高度个性化和复杂的环境条件，传统的手工采摘方式已经无法满足大规模生产的需求。
因此，开发一种能够自主定位和规划路径的水果采摘机器人成为一项研究热点。
本文通过分析机器人自主定位和路径规划的关键技术，并介绍了现有的研究成果。
同时，提出了未来研究方向和挑战，以期该领域的发展能够进一步推动水果采摘机器人的应用。
1.引言随着人口的增长和对食品供应的需求不断增加，农业生产的规模和效率成为现代社会关注的焦点。
而在水果采摘方面，传统的人工方法已经难以满足现代农业生产的需求。
由于水果的不规则分布、植株的高度差异以及复杂的环境条件，传统的人工采摘方式效率低下，不仅增加了生产成本，还可能引起水果损坏和浪费。
因此，研究开发一种能够自主定位和规划路径的水果采摘机器人已经成为农业机械化的一个重要课题。
2.水果采摘机器人的自主定位技术研究机器人的自主定位是机器人能够感知自身位置并进行精确定位的关键技术。
而在水果采摘机器人中，实现自主定位需要解决以下几个问题：环境感知与建模、机器人状态估计、传感器融合和地图构建等。
环境感知与建模利用传感器技术进行环境数据的采集和处理，以获取周围环境的信息，进而推算出水果植株的分布情况。
机器人状态估计则是通过采集传感器数据，利用滤波算法或定位算法估计机器人的位置和姿态。
传感器融合是指将多个传感器的数据融合在一起，提高定位的精度和鲁棒性。
地图构建则是将所获取的环境信息进行建模和保存，以便机器人进行路径规划和导航。
3.路径规划技术的研究进展路径规划是指在给定目标位置和地图信息的情况下，机器人能够选择合适的路径以达到目标的过程。
对于水果采摘机器人来说，路径规划必须考虑到水果分布的不确定性、机器人的物理限制以及环境条件的变化等因素。
目前，已经有很多路径规划算法被提出并应用于水果采摘机器人中。
常见的路径规划算法包括基于图搜索的算法、基于采样的算法和基于学习的算法等。
果蔬采摘机器人研究进展
果蔬采摘机器人研究进展刘长林,张铁中,杨丽 (中国农业大学,北京100083)摘要 综述了果蔬采摘机器人的国内外研究现状,介绍了目前大部分典型的果蔬采摘机器人的研究成果。
通过分析大部分采摘机器人的工作情况、功能、存在问题,指出了目前采摘机器人的应用与研究过程中的主要难点与制约因素,提出了研究开发的方向与关键技术。
关键词 果蔬采摘;机器人;研究进展;关键技术中图分类号 S225 文献标识码 A 文章编号 0517-6611(2008)13-05394-04R esearch P rogress on Picking R obot for F ruits and V egetablesLIU Ch ang 2lin et al (Chinese Agricultural University ,Beijing 100083)Abstract T he current situation of research on fruit and vegetable picking rob ot at h om e and broad was summ arized ,the particularly focus were on the re 2search results of m ost ty pical picking rob ots ,including rob ot principle and structure.T hrough analyzing the w orking condition ,function and problems of m ost of picking rob ot ,the present difficulties and restricted factors of picking rob ot in its research and application were point out and the research direction and key techn ology in future were provided.K ey w ords Fruit and vegetablepicking ;R ob ot ;Research progress ;K ey techn ology 果蔬采摘作业是果蔬生产中最耗时、最费力的一个环节。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
果蔬采摘机器人研究进展刘长林,张铁中,杨丽 (中国农业大学,北京100083)摘要 综述了果蔬采摘机器人的国内外研究现状,介绍了目前大部分典型的果蔬采摘机器人的研究成果。
通过分析大部分采摘机器人的工作情况、功能、存在问题,指出了目前采摘机器人的应用与研究过程中的主要难点与制约因素,提出了研究开发的方向与关键技术。
关键词 果蔬采摘;机器人;研究进展;关键技术中图分类号 S225 文献标识码 A 文章编号 0517-6611(2008)13-05394-04R esearch P rogress on Picking R obot for F ruits and V egetablesLIU Ch ang 2lin et al (Chinese Agricultural University ,Beijing 100083)Abstract T he current situation of research on fruit and vegetable picking rob ot at h om e and broad was summ arized ,the particularly focus were on the re 2search results of m ost ty pical picking rob ots ,including rob ot principle and structure.T hrough analyzing the w orking condition ,function and problems of m ost of picking rob ot ,the present difficulties and restricted factors of picking rob ot in its research and application were point out and the research direction and key techn ology in future were provided.K ey w ords Fruit and vegetablepicking ;R ob ot ;Research progress ;K ey techn ology 果蔬采摘作业是果蔬生产中最耗时、最费力的一个环节。
果蔬收获期间需投入的劳力约占整个种植过程的50%～70%。
随着社会经济的发展和人口的老龄化,很多国家农业劳动力严重短缺,导致果蔬生产劳动力成本增加。
为降低成本,提高劳动效率,果实采摘的自动化成为亟待解决的问题。
收获作业自动化和机器人的研究开始于20世纪60年代的美国,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[1]。
20世纪80年代中期以来,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,以日本为代表的发达国家,包括荷兰、美国、法国、英国、以色列、西班牙等国家,在收获采摘机器人的研究上做了大量的工作。
1 国外研究进展1.1 西红柿采摘机器人 日本近藤(K ONT O )等研制的番茄采摘机器人,由机械手、末端执行器、视觉传感器、移动机构组成(图1)。
该采摘机器人采用了7个自由度机械手。
用彩色摄像机作为视觉传感器,寻找和识别成熟果实,并采用双目视觉方法对果实进行定位,利用机械手的腕关节把果实拧下。
移动系统采用4轮机构,可在垄间自动行走。
该番茄采图1 日本的番茄采摘机器人Fig.1 T om ato picking 2robot m ade in Jap an摘机器人采摘速度大约是15s/个,成功率在70%左右。
主要存在的问题是当成熟番茄的位置处于叶茎相对茂密的地方时,机械手无法避开叶茎障碍物完成采摘[2-3]。
在2004年2月10日美国加利福尼亚州图莱里开幕的世界农业博览会上,美国加利福尼亚西红柿机械公司展出2台全自动西红柿采摘机(图2)。
如果西红柿单位面积产量有保证的话,那么这种长12.5m 、宽4.3m 的西红柿采摘机每分钟可采摘1t 多西红柿,1h 可采摘70t 西红柿。
这种西红柿采摘机首先将西红柿连枝带叶割倒后卷入分选仓,仓内能识别红色的光谱分选设备挑选出红色的西红柿,并将其通过输送基金项目 国家自然科学基金资助项目(60375036)。
作者简介 刘长林(1979-),男,吉林榆树人,博士研究生,研究方向:农业机器人和生物生产自动化。
收稿日期 2008203228图2 美国的番茄采摘机器人Fig.2 T om ato picking 2robot m ade in Am erica带送入随行卡车的货舱内,然后将未成熟的西红柿连同枝叶安徽农业科学,Journal of Anhui Agri.S ci.2008,36(13):5394-5397 责任编辑 刘月娟 责任校对 马君叶一道粉碎,喷撒在田里作肥料[4]。
1.2 茄子采摘机器人 日本国立蔬菜茶叶研究所与岐阜大学联合研制了茄子采摘机器人。
机器人由CC D 机器视觉系统、5自由度工业机械手、末端执行器以及行走装置组成,作业对象是温室中按照V 形生长方式种植的S enry o 22号茄子。
该机器人的末端执行器设计复杂,包括4个手指、2个吸嘴、2个诱导杆、气动剪子和光电传感器(图3)。
在实验室中进行了试验,采摘成功率为62.5%,工作速度为64.1s/个。
影响成功率的主要原因是机器视觉系统对采摘位置的判断不正确;同时,视觉系统占用了72%的工作时间(46.1s ),也是影响整个机器人采摘效率的主要因素[5-8]。
图3 日本的茄子采摘机器人Fig.3 E ggp lant picking 2robot m ade in Jap an1.3 甘蓝采摘机器人 日本国立农业研究中心的Murakam i 等研制了甘蓝采摘机器人,由极坐标机械手、4个手指的末端执行器、履带式行走装置和CC D 机器视觉系统组成,整个系统采用液压驱动(图4)。
系统利用人工神经网络(NN 算法)提取果实的二值图像,采用模板匹配的方法识别合格的甘蓝。
试验表明,采摘的成功率为43%,工作速度为55s/个。
影响成功率的主要原因是光照条件的不稳定、超声波测距传感器的误差、叶子的遮挡以及机械故障等[9]。
图4 日本的甘蓝采摘机器人Fig.4 C abb age picking 2robot m ade in Jap an1.4 葡萄采摘机器人 日本冈山大学研制出一种用于果园棚架栽培模式的葡萄收获机器人,机械部分是一个具有5个自由度的极坐标机械手,具有4个旋转关节(其中腰部1个、肩部1个、腕部2个)和1个棱柱型的直动关节(图5)。
这种结构使得机器人在葡萄架下行走时能够有效地工作,旋转关节可以以不同的速度旋转,直动关节可以采用简单的控制方法来获得较高的速度。
为了提高使用率,更换不同的末端执行器,还可以完成喷雾、套袋和剪枝等作业[10]。
1.5 黄瓜采摘机器人 日本的近藤直等研制的黄瓜采摘机器人,采用三菱MITS U BISHIRV 2E2型六自由度工业机器人,利用CC D 摄像机,根据黄瓜比其叶茎对红外光的反射率高的原理来识别黄瓜、叶茎(图6)。
黄瓜、果梗的连接与番茄不同,采用剪断方法,先把黄瓜抓住,用接近觉传感器找出柄,然后剪断,采摘速度为16s/个。
由于黄瓜是长条形,受到茎叶的影响更大,所以采摘的成功率较低,大约60%。
同样,需要改进该机器人机器手的结构、采摘工作方式和避障规划功能,以提高采摘成功率,提高采摘速度[11-13]。
图5 日本的葡萄采摘机器人Fig.5 G rape picking 2robot m ade in Jap an 1996年,荷兰农业环境工程研究所(I M AG )研制出一种多功能黄瓜收获机器人(图7)。
该研究在荷兰2hm 2的温室里进行,黄瓜为高拉线缠绕方式吊挂生长。
该机器人利用近红外视觉系统辨识黄瓜果实,并探测其位置。
机械手只收获成熟黄瓜。
末端执行器由手爪和切割器构成。
机械手有7个自由度,采用三菱(M itsubishi )RV 2E2六自由度机械手。
该机器人视觉系统的黄瓜检测效率大于95%,采摘成功率约80%,采摘速度约为54s/个,在实验用温室中作业效果良好。
但由于采收时间过长,不能满足商用要求[3,14]。
1.6 蘑菇采摘机器人 英国S ils oe 研究院研制了蘑菇采摘机器人(图8)。
它可以自动测量蘑菇的位置、大小,并且选择性地采摘和修剪。
它的机械手包括2个气动移动关节和1个步进电机驱动的旋转关节;末端执行器是带有软衬垫的吸引器;视觉传感器采用T V 摄像头,安装在顶部用来确定蘑菇的位置和大小。
采摘成功率在75%左右,采摘速度为6.7593536卷13期 刘长林等 果蔬采摘机器人研究进展图6 日本的黄瓜采摘机器人Fig.6 Cucumber picking 2robot m ade in Jap an图7 荷兰的黄瓜采摘机器人Fig.7 Cucumber picking 2robot m ade in N etherlands图8 英国的蘑菇采摘机器人Fig.8 Mushroom picking 2robot m ade in B ritain个/s ,生长倾斜是采摘失败的主要原因[16-19]。
1.7 柑橘采摘机器人 西班牙科技人员发明的这种柑橘采摘机器人主体装在拖拉机上,由摘果手、彩色视觉系统和超声传感定位器3部分组成。
它能依据柑桔的颜色、大小、形状来判断柑桔是否成熟,决定是否采摘。
采下的桔子还可按色泽、大小分级装箱。
这种采桔机器人采摘速度为1个/s ,比人工提高效率6倍多[20]。
1.8 甜瓜收获机器人 以色列和美国科技人员联合开发研制了一台甜瓜采摘机器人。
该机器人主体架设在以拖拉机牵引为动力的移动平台上,采用黑白图像处理的方法进行甜瓜的识别和定位,并根据甜瓜的特殊性来增加识别的成功率。
在2个季节和2个品种的田间试验证明,甜瓜采摘机器人可以完成85%以上的田间甜瓜的识别和采摘工作[21]。
1.9 苹果收获机器人 韩国庆北大学研制了苹果采摘机器人,具有4个自由度,包括3个旋转关节和1个移动关节。
采用三指夹持器作为末端执行器,内有压力传感器避免损伤苹果。
利用CC D 摄像机和光电传感器识别果实,从树冠外部识别苹果的识别率达85%,速度达5个/s 。
该机器人无法绕过障碍物摘取苹果;对于叶茎完全遮盖的苹果,也没有给出识别和采摘的解决方法[3]。
2 国内研究进展国内在农业机器人方面的研究始于20世纪90年代中期,相对于发达国家起步较晚。