果树采摘机器人的研究综述.pdfVIP

中国农业工程学会2007 年学术年会论文集 果树采摘机器人研究综述 何蓓，刘刚 （“现代精细农业系统集成研究”教育部重点实验室，中国农业大学，北京，100083） 摘 要：农业机器人作为农业智能控制技术研究成果中新一代生产工具，在提高农业生产力、改变农业生产模式、解决劳动生产力 不足问题等方面显示出较大的优越性。其中，果树采摘机器人是当前农业机器人研究领域一个热点。果树采摘机器人可充分利用机器 人的信息感知功能，对被采摘对象的成熟程度进行识别，从而保证采摘果实的质量，并能够提高采摘的工作效率。本文首先介绍了果 树采摘机器人的特点、基本特征。从采摘机器人机械手的设计、末端执行器的设计、行走装置的设计、果实成熟度的识别和定位等方 面，分析了国内外的研究现状，并对国内外发展的情况进行了分析对比。针对目前果树采摘机器人商品化面临的诸多问题，如采摘效 率低、采摘质量差、装置结构简单等，提出了相应的解决方法。 关键词：果树采摘，机器人，研究现状，解决方法 中图分类号：S24 不同的地域条件影响外，还受土地、季节和天气等自然 0 引 言 条件的影响。这就要求果树采摘机器人不仅要具有与生 农业信息化是我国进入21 世纪后建设现代农业的 物体柔性相对应的处理功能，而且还要能够顺应变 重大战略选择，是实现农业现代化的重要内容。实施数 化无常的自然环境，在视觉、知识推理和判断等方面具 字农业，广泛应用农业机器人，以提高资源利用率和农 有一定的智能特性。 业产出率，降低劳动强度，提高经济效益将是现代农业 1.2 作业对象的娇嫩性和复杂性 发展的必然趋势。现代农业技术和其它相关科学技术的 果树的果实具有软弱易伤的特性，必须细心轻柔地 发展，不但对农业机器的技术革命提出了要求，而且也 对待和处理。其形状比较复杂，生长发育程度不一，相 奠定了相应的科学技术基础。农业机器人相对于传统农 互差异较大。 业机械能更好地适应生物技术的新发展，它的出现是现 1.3 良好的通用性和可编程性 代高科技在农业上综合运用与发展的结果，是农业现代 由于果树采摘机器人的操作对象具有多样性和可 化发展到一定阶段的必然产物。其中，果树采摘机器人 变性，要求具有良好的通用性和可编程性。只要改变部 的使用可以改善农业作业条件，降低劳动强度，提高劳 分软、硬件，变更判断基准，变更动作顺序，就能进行 动生产率和作业质量，解决劳动力的不足等问题。农业 多种作业。例如，温室果树采摘机器人，更换不同的末 机器人的问世，有望改变传统的劳动方式，改善农民的 端执行器就能完成施肥、喷药和采摘等作业。 生活劳动状态。因此，研究开发以果树采摘机器人为代 1.4 操作对象和价格的特殊性 表的新型农业机械，对我国农业的长远发展有着重要意 果树采摘机器人的操作者，一般不是具有机电知识 义。 的工程师，因此要求果树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， [1] 1 果树采摘机器人的特点 如果价格太高，就很难普及 。 1.1 作业对象的非结构性和不确定性 2 果树采摘机器人的特征 果树的果实生长