國內外8款智能水果采摘機器人，你鐘意哪一款？

摘要：采摘機器人作為農業(yè)機器人的重要類(lèi)型，具有很大的發(fā)展潛力。當前，國內外農業(yè)機器人技術(shù)發(fā)展迅速，產(chǎn)品迅速跟進(jìn)，現已取得階段性成果。

　　【文/黎先才】隨著(zhù)新農業(yè)生產(chǎn)模式和新技術(shù)的發(fā)展與應用，農業(yè)機器人逐步邁向農業(yè)生產(chǎn)主力軍的行列，推動(dòng)智慧農業(yè)的發(fā)展。

　　采摘機器人作為農業(yè)機器人的重要類(lèi)型，具有很大的發(fā)展潛力。當前，國內外農業(yè)機器人技術(shù)發(fā)展迅速，產(chǎn)品迅速跟進(jìn)，現已取得階段性成果。

　　《高工機器人網(wǎng)》通過(guò)梳理，盤(pán)點(diǎn)了8款當前國內外的智能水果采摘機器人。以下為詳情介紹：

　　1、“荔枝采摘機器人”（中國）

　　智能水果采摘機器人能一個(gè)“人”頂兩個(gè)人用，已在廣東一些水果合作社里“赤膊上陣”，對瓜果類(lèi)產(chǎn)品進(jìn)行無(wú)損采摘作業(yè)。

　　開(kāi)發(fā)智能采摘機器人的華南農業(yè)大學(xué)相關(guān)團隊負責人稱(chēng)，該款機器人最突出的長(cháng)處就是像鐵壁阿童木一樣有著(zhù)“火眼金睛”，可采用雙目立體視覺(jué)在果園中對果實(shí)進(jìn)行定位，獲得視野內多個(gè)隨機水果目標，然后再用數學(xué)規劃方法，對采摘作業(yè)路徑進(jìn)行自主規劃，最后伸出機械臂末端的擬人夾指來(lái)采果子。

　　它在摘果的時(shí)候不會(huì )很粗魯，先用夾指將果枝夾緊，然后以切割的方式來(lái)切斷果枝。由于末端的執行器具有一定通用性，因此可對多類(lèi)瓜果進(jìn)行作業(yè)，包括荔枝、柑橘、黃瓜等。

　　開(kāi)發(fā)團隊介紹說(shuō)，從工作效率來(lái)說(shuō)，機器人每小時(shí)能摘40斤荔枝，是人手的兩倍。如果作業(yè)地點(diǎn)完成了硬底化建設，到處都有平坦的水泥路的話(huà)，機器人加上AGV小車(chē)還可進(jìn)行自由移動(dòng)，而在一些崎嶇不平的園子里，還是要用小推車(chē)載著(zhù)才能干活。

　　2、“蘋(píng)果采摘機器人”（中國）

　　在我國，現已自行研制了蘋(píng)果采摘機器人，該機器人主要由兩部分組成：兩自由度的移動(dòng)載體和五自由度的機械手。其中，移動(dòng)載體為履帶式平臺，加裝了主控PC機、電源箱、采摘輔助裝置、多種傳感器；五自由度機械手由各自的關(guān)節驅動(dòng)裝置進(jìn)行驅動(dòng)。

　　此開(kāi)鏈連桿式關(guān)節型機器人，機械手固定在履帶式行走機構上，采摘機器人機械臂為PRRRP結構，作業(yè)時(shí)直接與果實(shí)相接觸的末端操作器固定于機械臂上。機械臂第一個(gè)自由度為升降自由度，中間三個(gè)自由度為旋轉自由度，第五個(gè)自由度為棱柱關(guān)節。

　　由于蘋(píng)果采摘機器人工作于非結構性、未知和不確定的環(huán)境中，其作業(yè)對象也是隨機分布的，所以加裝了不同種類(lèi)的傳感器以適應復雜的環(huán)境。其采用的傳感器分為視覺(jué)傳感器、位置傳感器和避障傳感器三類(lèi)。

　　其中，視覺(jué)傳感器采用Eye—in—hand安裝方式，完成機器人或末端操作器與作業(yè)對象之間相對距離，工作對象的品質(zhì)、形狀及尺寸等任務(wù)；位置傳感器包括安裝在腰部、大臂、小臂旋轉關(guān)節處和直動(dòng)關(guān)節首尾兩端的8個(gè)霍爾傳感器，以用來(lái)控制旋轉關(guān)節的旋轉角度和直動(dòng)關(guān)節的直行進(jìn)程，另外還包括末端執行器上的2個(gè)切刀限位開(kāi)關(guān)和用于提供所采摘蘋(píng)果相對于末端夾持機構位置信息的兩組紅外光電對管；避障傳感器包括安裝在小臂上、左、右三個(gè)方向上的五組微動(dòng)開(kāi)關(guān)和末端執行器前端的力敏電阻，以求采摘機器人在工作過(guò)程中能夠有效躲避障礙物。

　　3、“黃瓜采摘機器人”（中國）

　　黃瓜采摘機器人是利用機器人的多傳感器融合功能，對采摘對象進(jìn)行信息獲取、成熟度判別，并確定采摘對象的空間位置，實(shí)現機器人末端執行器的控制與操作的智能化系統，能夠實(shí)現在非結構環(huán)境下的自主導航運動(dòng)、區域視野快速搜索、局部視野內果實(shí)成熟度特征識別、及果實(shí)空間定位、末端執行器控制與操作，最終實(shí)現黃瓜果實(shí)的采摘收獲。

　　該項成果打破了傳統機器人工作在結構化環(huán)境的技術(shù)屏障，是對傳統機器人工作模式的挑戰，為農業(yè)機器人走出實(shí)驗室、進(jìn)入自然環(huán)境的農田作業(yè)提供了重要的理論與技術(shù)支撐。

　　4、“番茄采摘機器人”（日本）

　　當下，日本人口老齡化問(wèn)題日益嚴重，農業(yè)勞動(dòng)力也嚴重短缺，松下透露，擬研發(fā)番茄采摘機器人，并計劃在2019年左右開(kāi)始試銷(xiāo)。

　　該番茄采摘機器人使用的小型鏡頭能夠拍攝7萬(wàn)像素以上的彩色圖像。首先，它通過(guò)圖像傳感器檢測出紅色的成熟番茄，之后對形狀和位置進(jìn)行精準定位。機器人只會(huì )拉拽菜蒂部分，而不會(huì )損傷果實(shí)，平均摘一個(gè)西紅柿耗時(shí)約6秒鐘。在夜間等無(wú)人時(shí)間帶也可進(jìn)行作業(yè)。

　　5、“柑橘采摘機器人”（西班牙）

　　西班牙科技人員發(fā)明的柑橘采摘機器人由一臺裝有計算機的拖拉機、一套光學(xué)視覺(jué)系統和一個(gè)機械手組成，其能夠從柑橘的大小、形狀和顏色判斷出是否成熟，決定可不可以采摘。

　　它工作的速度極快，每分鐘摘柑橘60個(gè)，而靠手工只能摘8個(gè)左右。另外，柑橘采摘機器人通過(guò)裝有視頻器的機械手，能對摘下來(lái)的柑橘按大小即時(shí)進(jìn)行分類(lèi)。

　　6、“甜橙采摘機器人”（美國）

　　在美國，佛羅里達大學(xué)進(jìn)行了橙子采摘機器人的研究。甜橙采摘機器人最新的設計提議是采用兩個(gè)相對獨立，有不同功能特點(diǎn)同時(shí)又能相互配合無(wú)間的機器人，第一個(gè)機器人負責尋找和發(fā)現各個(gè)甜橙的位置，并計算最有效率的采摘路徑，將信息和數據傳至第二個(gè)機器人，第二個(gè)機器人負責在不損壞甜橙樹(shù)的情況下得到果實(shí)。

　　7、“柔軟手臂機器人”（英國）

　　目前，世界上最大的在線(xiàn)連鎖超市英國奧克杜（Ocado）公司目前正在對這種新型的“柔軟”機器人手臂進(jìn)行測試。

　　據了解，該款機器人手臂可以巧妙的對水果和蔬菜進(jìn)行采摘，并且可以將那些放在倉庫中的水果和蔬菜進(jìn)行打包，一旦該機器人通過(guò)測試，在市面上得到廣泛的應用，將有效的替代人工勞動(dòng)力，極大的節約人工成本，為公司帶來(lái)巨大的效益。

　　這款“柔軟”機器人手臂叫做第二代RBO Hand，該款機器人手臂是由一種可彎曲、折疊的新型材料構成的，其工作原理主要是通過(guò)調節這種材料內部的空氣壓力來(lái)抓取東西，該工具可以有效的替代大量的人工勞動(dòng)力，節約資源和成本。

　　該“柔軟”機器人手臂的唯一的控制組件就是空氣的壓力，當空氣流入機器人手臂時(shí)，機器人的手指、手掌以及拇指不斷調節自身的形狀來(lái)適應物體的形狀，從而能夠實(shí)現在不損壞物體的前提下抓取物體。

　　機器人手臂的致動(dòng)器被安裝在印刷支架上，通過(guò)空氣在機器人手臂的特定區域的流動(dòng)來(lái)推動(dòng)其做出相應的運動(dòng)。這一舉措簡(jiǎn)化了控制步驟，使得環(huán)境以及資源得到更加有效的利用。

　　8、“草莓采摘童一號”（中國）

　　中國農業(yè)大學(xué)研發(fā)的草莓采摘機器人“采摘童1號”成為草莓大會(huì )的一大亮點(diǎn)。目前，該機器人已吸引了眾多投資商，未來(lái)有望投入到實(shí)際種植采摘中。

　　身高1米多的“采摘童1號”平穩地“走”到一盆草莓前，伸出“手”來(lái)，將盆栽草莓果實(shí)采“摘”下來(lái)，并放到果盤(pán)中，這一過(guò)程用了幾秒鐘。

　　研發(fā)團隊負責人張鐵中教授介紹，該機器人結構小巧、動(dòng)作靈活，融合了多項最新研究成果，能自主搜索、識別和采摘成熟草莓果實(shí)。不僅可為草莓采摘降低人工成本，還可減輕工作強度。

　　據了解，該款機器人是高架采摘機器人，主體材質(zhì)為鋁合金。但實(shí)際上，在草莓種植過(guò)程中，不少草莓還屬于壟作階段，種植高度通常只有幾十厘米高，所以草莓采摘機器人需要“彎腰”進(jìn)行操作。

　　雖然從單個(gè)草莓的采摘時(shí)間來(lái)看比人工采摘稍慢，但可以24小時(shí)運作的機器人從整體效率上來(lái)看，是會(huì )高過(guò)人工采摘的數量。