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【盘点】国内外8款智能水果采摘机器人,你钟意哪一款?

2017-04-26 09:06 高工机器人网 阅读:239946
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摘要采摘机器人作为农业机器人的重要类型,具有很大的发展潜力。当前,国内外农业机器人技术发展迅速,产品迅速跟进,现已取得阶段性成果。

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  【文/黎先才】随着新农业生产模式和新技术的发展与应用,农业机器人逐步迈向农业生产主力军的行列,推动智慧农业的发展。

  采摘机器人作为农业机器人的重要类型,具有很大的发展潜力。当前,国内外农业机器人技术发展迅速,产品迅速跟进,现已取得阶段性成果。

  《高工机器人网》通过梳理,盘点了8款当前国内外的智能水果采摘机器人。以下为详情介绍:

  1、“荔枝采摘机器人”(中国)

  智能水果采摘机器人能一个“人”顶两个人用,已在广东一些水果合作社里“赤膊上阵”,对瓜果类产品进行无损采摘作业。

  开发智能采摘机器人的华南农业大学相关团队负责人称,该款机器人最突出的长处就是像铁壁阿童木一样有着“火眼金睛”,可采用双目立体视觉在果园中对果实进行定位,获得视野内多个随机水果目标,然后再用数学规划方法,对采摘作业路径进行自主规划,最后伸出机械臂末端的拟人夹指来采果子。

  它在摘果的时候不会很粗鲁,先用夹指将果枝夹紧,然后以切割的方式来切断果枝。由于末端的执行器具有一定通用性,因此可对多类瓜果进行作业,包括荔枝、柑橘、黄瓜等。

  开发团队介绍说,从工作效率来说,机器人每小时能摘40斤荔枝,是人手的两倍。如果作业地点完成了硬底化建设,到处都有平坦的水泥路的话,机器人加上AGV小车还可进行自由移动,而在一些崎岖不平的园子里,还是要用小推车载着才能干活。

  2、“苹果采摘机器人”(中国)

  在我国,现已自行研制了苹果采摘机器人,该机器人主要由两部分组成:两自由度的移动载体和五自由度的机械手。其中,移动载体为履带式平台,加装了主控PC机、电源箱、采摘辅助装置、多种传感器;五自由度机械手由各自的关节驱动装置进行驱动。

  此开链连杆式关节型机器人,机械手固定在履带式行走机构上,采摘机器人机械臂为PRRRP结构,作业时直接与果实相接触的末端操作器固定于机械臂上。机械臂第一个自由度为升降自由度,中间三个自由度为旋转自由度,第五个自由度为棱柱关节。

  由于苹果采摘机器人工作于非结构性、未知和不确定的环境中,其作业对象也是随机分布的,所以加装了不同种类的传感器以适应复杂的环境。其采用的传感器分为视觉传感器、位置传感器和避障传感器三类。

  其中,视觉传感器采用Eye—in—hand安装方式,完成机器人或末端操作器与作业对象之间相对距离,工作对象的品质、形状及尺寸等任务;位置传感器包括安装在腰部、大臂、小臂旋转关节处和直动关节首尾两端的8个霍尔传感器,以用来控制旋转关节的旋转角度和直动关节的直行进程,另外还包括末端执行器上的2个切刀限位开关和用于提供所采摘苹果相对于末端夹持机构位置信息的两组红外光电对管;避障传感器包括安装在小臂上、左、右三个方向上的五组微动开关和末端执行器前端的力敏电阻,以求采摘机器人在工作过程中能够有效躲避障碍物。

  3、“黄瓜采摘机器人”(中国)

  黄瓜采摘机器人是利用机器人的多传感器融合功能,对采摘对象进行信息获取、成熟度判别,并确定采摘对象的空间位置,实现机器人末端执行器的控制与操作的智能化系统,能够实现在非结构环境下的自主导航运动、区域视野快速搜索、局部视野内果实成熟度特征识别、及果实空间定位、末端执行器控制与操作,最终实现黄瓜果实的采摘收获。

  该项成果打破了传统机器人工作在结构化环境的技术屏障,是对传统机器人工作模式的挑战,为农业机器人走出实验室、进入自然环境的农田作业提供了重要的理论与技术支撑。

  4、“番茄采摘机器人”(日本)

  当下,日本人口老龄化问题日益严重,农业劳动力也严重短缺,松下透露,拟研发番茄采摘机器人,并计划在2019年左右开始试销。

  该番茄采摘机器人使用的小型镜头能够拍摄7万像素以上的彩色图像。首先,它通过图像传感器检测出红色的成熟番茄,之后对形状和位置进行精准定位。机器人只会拉拽菜蒂部分,而不会损伤果实,平均摘一个西红柿耗时约6秒钟。在夜间等无人时间带也可进行作业。

  5、“柑橘采摘机器人”(西班牙)

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  西班牙科技人员发明的柑橘采摘机器人由一台装有计算机的拖拉机、一套光学视觉系统和一个机械手组成,其能够从柑橘的大小、形状和颜色判断出是否成熟,决定可不可以采摘。

  它工作的速度极快,每分钟摘柑橘60个,而靠手工只能摘8个左右。另外,柑橘采摘机器人通过装有视频器的机械手,能对摘下来的柑橘按大小即时进行分类。

  6、“甜橙采摘机器人”(美国)

  在美国,佛罗里达大学进行了橙子采摘机器人的研究。甜橙采摘机器人最新的设计提议是采用两个相对独立,有不同功能特点同时又能相互配合无间的机器人,第一个机器人负责寻找和发现各个甜橙的位置,并计算最有效率的采摘路径,将信息和数据传至第二个机器人,第二个机器人负责在不损坏甜橙树的情况下得到果实。

  7、“柔软手臂机器人”(英国)

  目前,世界上最大的在线连锁超市英国奥克杜(Ocado)公司目前正在对这种新型的“柔软”机器人手臂进行测试。

  据了解,该款机器人手臂可以巧妙的对水果和蔬菜进行采摘,并且可以将那些放在仓库中的水果和蔬菜进行打包,一旦该机器人通过测试,在市面上得到广泛的应用,将有效的替代人工劳动力,极大的节约人工成本,为公司带来巨大的效益。

  这款“柔软”机器人手臂叫做第二代RBO Hand,该款机器人手臂是由一种可弯曲、折叠的新型材料构成的,其工作原理主要是通过调节这种材料内部的空气压力来抓取东西,该工具可以有效的替代大量的人工劳动力,节约资源和成本。

  该“柔软”机器人手臂的唯一的控制组件就是空气的压力,当空气流入机器人手臂时,机器人的手指、手掌以及拇指不断调节自身的形状来适应物体的形状,从而能够实现在不损坏物体的前提下抓取物体。

  机器人手臂的致动器被安装在印刷支架上,通过空气在机器人手臂的特定区域的流动来推动其做出相应的运动。这一举措简化了控制步骤,使得环境以及资源得到更加有效的利用。

  8、“草莓采摘童一号”(中国)

  中国农业大学研发的草莓采摘机器人“采摘童1号”成为草莓大会的一大亮点。目前,该机器人已吸引了众多投资商,未来有望投入到实际种植采摘中。

  身高1米多的“采摘童1号”平稳地“走”到一盆草莓前,伸出“手”来,将盆栽草莓果实采“摘”下来,并放到果盘中,这一过程用了几秒钟。

  研发团队负责人张铁中教授介绍,该机器人结构小巧、动作灵活,融合了多项最新研究成果,能自主搜索、识别和采摘成熟草莓果实。不仅可为草莓采摘降低人工成本,还可减轻工作强度。

  据了解,该款机器人是高架采摘机器人,主体材质为铝合金。但实际上,在草莓种植过程中,不少草莓还属于垄作阶段,种植高度通常只有几十厘米高,所以草莓采摘机器人需要“弯腰”进行操作。

  虽然从单个草莓的采摘时间来看比人工采摘稍慢,但可以24小时运作的机器人从整体效率上来看,是会高过人工采摘的数量。

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