【国内外采摘机器人研究现状的文献综述2400字】

国内外采摘机器人研究现状的文献综述国外采摘机器人研究现状1968年，美国学者开始将精力用于果蔬采摘机器人方面的研究，并取得了一定的成果REF_Ref70609026\r\h[3]。但当时研制出的采摘机器人因为收获方式缺乏一定的合理性，从而导致了果实很容易受到损伤和破坏，这些采摘的缺点可能给经济造成一定的损失。到了80年代，美国、荷兰、日本等发达国家，利用电气自动化技术、图像处理技术和计算机技术等，研究出了功能各方面都比较好的采摘机器人。例如：葡萄采摘机器人、草莓采摘机器人、黄瓜采摘机器人、苹果采摘机器人等REF_Ref70609062\r\h[4]。一台名为sweeper的机器人是以色列和欧洲的科学家一起研发的，如图1.3所示。该机器人可自主的在温室里来回的巡视，可以辨别辣椒的成熟程度是否达到了采摘的最佳时期，如果确认合适采摘，机器人就会将辣椒采摘放到篮子中。该种机器人很合适于在叶子数量比较小的农作物中进行采摘作业。该机器人采摘一个果实大约需要花24秒，而且它们所采取的速度相对于人类来说是更慢的。但是研发人员说，由于机器人的运行工作周期相对较长，他们可以在夜间或无人时间段采摘果实，这很大的提高了采摘效率。图1.3辣椒采摘机器人据《麻省理工学院技术评论》网站于2019年3月28日的新闻报导，美国abundantrobotics公司与新西兰研发了一款苹果采摘机器人REF_Ref70609093\r\h[5]。如图1.4所示，这款采摘机器人利用了先进的影响处理技术来分辨苹果的成熟程度，以真空吸取苹果的方式采摘果实，避免了机械设备采割对果实表面的损伤。该款机器人解决了新西兰因水果采摘季节性强、劳动短缺的问题，提高了果实的采摘效率REF_Ref70609662\r\h[6]。图1.4苹果采摘机器人人口老龄化越来越严重，农业劳动也逐渐变得严重短缺，这已成为日本目前最大的社会问题之一。日本松下集团根据这一现象，研发了一款番茄采摘机器人，如图1.5所示，并计划于2019年上市推广使用。该款机器人借助了计算机图像处理技术，能够利用该技术通过图像识别的方式，识别出红色的成熟果实，接着就是对果实的形状、位置进行精确定位及采摘，而且番茄采摘机器人的手爪附有弹性材料，在采摘的过程中不会损伤果实的外表皮，起到很好的保护作用。采摘一颗番茄果实大约需要花6秒的时间。番茄采摘机器人还可以连续24小时不间断的进行果实采摘作业，这极大的为日本解决了季节性采摘期短、劳动力不足的问题。图1.5番茄采摘机器人2019年6月，澳大利亚的中央昆士兰大学的研发团队研发了一款采摘芒果的机器人，而且还在当地的取逢小镇的农植场进行了实验，表现非常出色，提高了75%的收获效率，这款机器人利用计算机技术可以识别出水果的成熟程度以及水果的位置、重量，而且在采摘水果的过程中尽量保护果实的外表皮。此外，该机器人还可以根据果实的成熟程度、果实大小来进行分批采摘，为下一道工序的果品分级包装提供了更多的便利。除了像昆士兰大学以外，还有英国普利茅斯大学、比利时企业、挪威等多个机构团体已经推出各类的果蔬采摘机器人。总的来说，国外一些发达国家在农业采摘机械设计的研究方面起步比较早，而且采摘机器人的发展逐步趋于完善。智能采摘机器人在现代农业中起着不可忽略的作用，采摘机器人的广泛使用帮助了许多农场解决了繁重且乏味的工作。特别是国外有些主要以种植农作物位置的国家，这些国家一般都是大规模培育果园，由于集体化经营，地势平坦，规划良好等因素，果园就更加需要这种集成化高，针对性强，规范化好的果实采摘机器人。但这类机器人也只能在规范化的果园里使用，相对在地势复杂、果树不规范的果园里，采摘机器人还处在许多不足的地方，还需有待进一步的提高。国内采摘机器人研究现状与国外相比，采摘机器人研发在国内的起步较晚，国内最早在二十世纪90年代中期才对机器人方面开始有所研究，但通过很多院校、研究机构的不懈努力，农业机器人在国内的发展终于得到了迅速的提升。在2015年，苏州博田自动化有限公司根据田园环境设计了一款实用性极高的、以履带式移动移动的农业采摘机器人。履带式的减震性好，且移动速度快，比较适合用于规范化的果蔬种植园。根据试验结果显示：该款果蔬采摘机器人的果蔬采摘准确率极高，采摘果实所花的时间较短。此款果蔬采摘机器人的研发为后来的各类采摘机器人的研究做了铺垫，具有较高的指导意义。中国农业大学的研究团队在现有的基础上研发了一款黄瓜采摘机器人，主要用于种植在大棚温室里的黄瓜，种植比较规范化，地势平坦。这款采摘机器人的底部是选用履带式的运输方式，底盘有自主导航的控制系统，能够实现快速准确的实现路径的规划。黄瓜采摘机器人是借助了计算机影像处理技术来识别黄瓜的大小、成熟度及位置，并通过定位坐标来控制机械手臂和末端执行器来完成对黄瓜的采摘任务，这大大的提高了黄瓜的采摘效率。总的来说，智能化采摘机器人的广泛应用是21世纪科技时代发展的必然结果REF_Ref70678905\r\h[7]。据调查数据显示，2019年国内的城市化率为60.6%，务农的数量逐渐下降，中国的务农农民平均年龄都在53岁左右，其中60岁以上的农民居多。面对这种农村人口少，老龄化不断提高和劳动力日益短缺的问题，最好的解决办法就是利用高新技术研发出一款智能采摘机器人，这将会给中国未来的农业发展带来不一样的景象。参考文献方建军.移动式采摘机器人研究现状与进展[J].农业工程学报,2004(02):273-278.金何.智能机器人在农业自动化领域的应用分析[J].南方机,2021,52(05):58-59.陈臻阳.赣南脐橙四足采摘机器人结构设计与研究[D].江西理工大学,2020.张月伟.基于遥操作的移动式水果采摘机器人平台的研制[D].南京农业大学,2017.李岩.四足步行机器人结构设计分析[J].山东工业技术,2019(10):138.孙烨辉.四足机器人结构优化设计与路径跟踪[D].重庆大学,2019.杜威.四足机器人步态设计与运动控制研究[D].南京航空航天大学,2018.岳天奇.电动四足机器人单腿设计与轨迹规划研究[D].哈尔滨工业大学,2019赵东升.四足机器人的机械腿结构特性及其控制系统研究[D].武汉理工大学,2017.张伟民,董红政,陈文清.柑橘采摘机器人末端执行器结构设计与仿真分析[J].扬州大学学报(农业与生命科学版),2019,40(04):113-118.FanYuqi,ShaoJunpeng,SunGuitao,ShaoXuan,YuanQiangqiang.ActiveDisturbanceRejectionControlDesignUsingtheOptimizationAlgorithmforaHydraulicQuadrupedRobot[J].ComputationalIntelligenceandNeuroscience,2021,2021.LiYanxia,ZhaoKe.Sportsmotionalcharacteristicsmodelingbyleveragingmulti-modalimagetechnique[J].FutureGenerationComputerSystems,2021,119(prepublish).SandeepB,TamilSelvanP.DesignandDevelopmentofanAutonomousQuadrupedRobot[J].IOPConferenceSeries:MaterialsScienceandEngineering,2021,1012(1).LihuiWang,MingjieLiu.P