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采摘机器人的国内外发展研究现状

时间:2020-11-05 17:35来源:毕业论文
20世纪60年代,美国率先开始了果蔬采摘机器人的研究,当时的采摘方法是采用机械振动摇式和气动振摇式,这种方法容易使果实受损,而且效率比较低,因此很快就被淘汰。时间进入

20世纪60年代,美国率先开始了果蔬采摘机器人的研究,当时的采摘方法是采用机械振动摇式和气动振摇式,这种方法容易使果实受损,而且效率比较低,因此很快就被淘汰。时间进入60年代后期欧美开始将苹果采摘机械的设计和苹果培育与修建结合起来研究,比如修剪苹果的树形之后使之适合采摘机械作业,进而提高采摘效率。20世纪80年代采摘机器人迈入了飞速发展的阶段,计算机网络、机械电子以及信息获取等技术的不断进步为采摘机器人的研究和发展提供了极大的便利。美国和日本是采摘机器人进展较大的两个国家,研究出了如草莓采摘机器人,橙子采摘机器人等多种采摘机器人。59163

1 国外研究进展

  近些年,美国的佛罗里达大学在甜橙采摘机器人的研究上取得了极大进展[8]。他们设计的甜橙采摘机器人与一般的采摘机器人不同,他们设计了两个独立的采摘机器人,一个负责视觉感知、位置感知和图像处理,并可以完善的处理数据进行路径规划,另一个机器人则根据第一个机器人提供的信息进行最后阶段的果实采摘。两个独立设计的机器人减少了单一机器人需要完成的工作量,降低了控制系统设计的难度,减少了数据采集的难度和数据处理量,可以极大的提高采摘的效率[7]。

甜橙采摘机器人

图1-1甜橙采摘机器人

美国的Energid公司也设计了一种新型柑橘采摘机器人。他们设计的机器人可以独立的完成目标果实的定位、路径规划和果实获取[8]。该机器人通过安装在机械手臂和执行末端的多种传感器收集工作环境信息,并通过先进的计算机处理获取的各种信息,兼具了低成本高效率的优点。

2国内机器人研究进展 

国内机器人工业虽然起步较晚,但是在我国科研人员的不断努力之下也取得了不错的进展,江苏大学研究设计的苹果采摘机器人是比较成熟的一种。苹果采摘机器人一般由行走结构,机械手臂和末端执行器组成。履带式行走结构是被采用最多的一种,这种行走机构稳定性高、控制简单、操作平台大,可以在其上安装机械手臂来完成果实获取工作。机械手臂的的种类众多,不同机械手臂有着不同的自由度和关节数量,这样可以适应不同的目标果实。自由度的不同决定了机械手臂的灵活性的不同[9]。自由度越高机械手臂的灵活性越高,其机械结构也越复杂。这里采用了灵活性较高,结构刚度高,末端执行器抓取质量高的关节型机械手臂。末端执行器是采摘作业机器人与果实直接接触的机械结构,因此设计末端执行器的时候需要考虑目标果实的种类和机器人的工作环境,而避免损伤果实。多手指的末端执行器由于采摘作业工程中较为稳定是被使用较多的一种。

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