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1、2006年5月农业机械学报第37卷第5期3果蔬采摘机器人研究进展与展望宋健张铁中徐丽明汤修映【摘要】综述了果蔬采摘机器人的特点和国内外研究现状,介绍了几种典型的采摘机器人研究成果。分析了制约果蔬采摘机器人应用研究的因素:采摘效率和制造成本。指出了研究开发该类设备的关键技术:开放式的控制系统体系结构,智能化的目标果实识别与定位,以及机械本体的优化设计。关键词:果蔬收获机器人研究现状关键技术中图分类号:TP24213文献标识码:AResearchActualityandProspectofPickingRobotf
2、orFruitsandVegetablesSongJianZhangTiezhongXuLimingTangXiuying(ChinaAgriculturalUniversity)AbstractThecharactersandactualityofthefruit2vegetablepickingrobotsathomeandabroadareintroducedinthisarticle,aswellassomerepresentativeoutcomesofresearch.Pickingefficien
3、cyandmanufacturecostarerestrictionsforpickingrobot.Keytechnologiesofpickingrobotarebroughtforwardwhichincludedopeningarchitecturecontrolsystem,intelligenttargetrecognitionandoptimaldesignofmanipulator.KeywordsFruitandvegetableharvesting,Robot,Researchactuali
4、ty,Keytechnologies的环境是变化的、未知的和开放性的,直接受土地、引言季节和天气等自然条件的影响。这就要求果蔬采摘在果蔬生产作业中,收获采摘约占整个作业量机器人不仅要具有与生物体柔性相对应的处理功的40%。采摘作业质量的好坏直接影响到果蔬的储能,而且还要能够顺应变化无常的自然环境,在视存、加工和销售,从而最终影响市场价格和经济效觉、知识推理和判断等方面具有相当高的智能。益。由于采摘作业的复杂性,采摘自动化程度仍然很112作业对象的娇嫩性和复杂性低。目前国内果蔬采摘作业基本上还是手工完成。随果实具
5、有软弱易伤的特性,必须细心轻柔地对着人口的老龄化和农业劳动力的减少,农业生产成待和处理。且其形状复杂,生长发育程度不一,相互本也将提高。因此,发展机械化收获技术,研究开发差异很大。果蔬采摘机器人一般是作业、移动同时进[1～3]果蔬采摘机器人,具有重要的意义。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1果蔬采摘机器人的特点特点。111作业对象的非结构性和不确定性113良好的通用性和可编程性果实的生长是随着时间和空间而变化的,生长由于果蔬采摘机器人的操作对象具有多样性
6、和收稿日期:200501253国家自然科学基金资助项目(项目编号:60375036)宋健中国农业大学工学院博士生讲师(潍坊学院),100083北京市张铁中中国农业大学工学院教授博士生导师徐丽明中国农业大学工学院副教授博士汤修映中国农业大学工学院副教授博士©1994-2010ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net第5期宋健等:果蔬采摘机器人研究进展与展望159可变性,要求具有良好的通用性
7、和可编程性。只要改右,成熟番茄未采摘的主要原因是其位置处于叶茎变部分软、硬件,变更判断基准,变更动作顺序,就能相对茂密的地方,机器手无法避开叶茎障碍物。因此进行多种作业。例如,温室果蔬采摘机器人,更换不需要在机器手的结构、采摘工作方式和避障规划方同的末端执行器就能完成施肥、喷药和采摘等作业。面加以改进,以提高采摘速度和采摘成功率,降低机[4,7]114操作对象和价格的特殊性器人自动化收获的成本,才可能达到实用化。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
8、单的特点;另外,农业生产以个体[4]经营为主,如果价格太高,就很难普及。2国内外研究进展收获作业的自动化和机器人的研究始于20世纪60年代的美国(1968年),采用的收获方式主要是图1番茄采摘机器人结构简图机械震摇式和气动震摇式,其缺点是果实易损,效率Fig.1Basicmechanismofatomato2harvesting[2～6]不高,特别是无法进行选择性的收获。从20世man
