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学生姓名____ __张文莉______________
专业班级_______农电1101_____________
学 号_______3110506006_______ __
21 世纪是农业机械化向智能化方向发展的重要时期。随着农业生产的规模化、多样化和精确化，农业生产作业要求逐渐提高，再加之人口的老龄化和农业劳动力的减少，许多作业项目如蔬菜和水果的挑选与采摘、蔬菜的嫁接等都在朝着智能化的方向过渡，相应产生了一系列 农业机器人如嫁接机器人、移栽机器人、采摘机器人。
果蔬采摘作业是果蔬生产链中最耗时、最费力的一个环节。采摘作业季节性强、劳动强度大、费用高，因此保证适时采收、降低收获作业费用是农业增收的重要途径。由于采摘作业的复杂性，采摘自动化程度仍然很低。目前，国内水果采摘作业基本上都是人工进行， 其费用占成本的一半以上，并且时间较为集中。采摘机器人作为农业机器人的重要类型，其作用在于能够降低工人劳动强度和生产费用、提高劳动生产率和产品质量、保证果实适时采收，因而具有很大发展潜力。
一·历史与现状
国外采摘机器人发展迅速。自1983年第一台西红柿采摘机器人在美国诞生以来，采摘机器人的研究和开发历经20多年，日本和欧美等国家相继立项研究采摘苹果、柑橘、西红柿、西瓜和葡萄等智能机器人。我国采摘机器人的研究也逐渐起步，如上海交通大学正在进行黄瓜采摘机器人的研究，浙江大学对七自由度番茄收获机械手进行了机构分析与优化设计研究，中国农业大学对采摘机械手的视觉识别系统进行了研究。目前，比较典型的采摘机器人有西红柿，黄瓜，草莓和多功能葡萄采摘机器人等。 具体案例如下：
1984年，日本京都大学的川村等人开始开始了对番茄采摘机器人的研究，并研制出一台具有5自由度关节型机械手的机器人。近藤等人研制出气吸式草莓采摘机器人，针对特定栽培模式---坡面上种植和平面种植，研制出了3种草莓采摘机器人并分别进行了实验。
荷兰农业环境工程研究所研制出一种多功能黄瓜采摘机器人。机械手有7个自由度，采用三菱RV-E26自由度机械手，在底座上增加了1个线性滑动由度，采摘成功率约为80%，每采摘靶向代谢组学分析1条黄瓜需时间45s。
中国农业大学汤修映等人研制了6自由度黄瓜采摘机器人，采用基于RGB三基模型的摩托车消音器G分量来进行图像分割，在特征提取后确定果实采摘点，末端执行器的活动刃口平移接近固定刃口，通过简单的开合动作剪切掉黄瓜。
韩国庆北大学研制了苹果采摘机器人，具有4自由度，包括3个旋转关节和1个移动关节。
中国农业大学的孙明等人为苹果采摘机器人开发了一套果实识别机器视觉系统。
奶啤酒
西班牙研制了柑橘采摘机器人，有摘果手、彩视觉系统和超声传感电位器3部分组成。异形玻璃
浙江大学利用机器视觉技术研究了树上柑橘的识别方法。
此外，各国研究人员还在进行西瓜、甘蓝、茄子等果蔬的采摘机器人技术研究。
目前，农业机器人额适应性和通用性不足，智能化程度仍旧不够高，没有达到农业生产的要求，使得难以适应复杂多变的农业生产环境，农业生产的非结构性和田间工作的不确定性要求采摘机器人具有较高的的智能和柔性生产的能力；再者，现在农业机器人的生产成本高，同时由于图像处理时间较长，以及机器人的自由度多，对其控制需要话费较长时间效率低。这两方面的原因使得农业机器人尚不合适走出实验室进行广泛的推广使用。
二·原理浅析
智能采摘机器人是集传感、监测、人工智能、通讯，图像识别和精密及系统集成等多种前沿科学技术于一身的先进技术。
同其他农业机器人一样，采摘机器人主要由信息采集系统、控制系统、机械执行系统三部分组成。区别于其他种类的农业机器人，采摘机器人主要工作在非结构化的开放环境下，环境条件受季节和天气的影响较大，因采摘机器人应具有高水平的智能控制系统；采摘机器人的作业对象表皮组织柔软、易损伤，由此决定了采摘机器人的末端执行器应具柔软性，避免碰伤果实；果实生长位置的随机性、个体形状的差异性和成熟期的不一致性等，增加了机器人的视觉定位的难度；采摘机械手的设计应在考虑栽培方式的基础上使果实处于其作业空间内，并且能避免茎秆、叶子等障碍物，准确抓取到果实，这就要求机械手具有一定的避障能力，必要时可考虑采用冗余度机械手，但自由度多难于控制；采摘机器人的操作者是农民，因此要求机器人具有操作简单的特点，另外还应在保证高可靠性的前提下有更低的价位。同时，为了更加智能化，智能采摘机器人还要在反馈系统上下功夫，使机器人更能适应各种采摘对象与采摘作业环境。
三·未来展望
未来的智能采摘机器人在技术上主要有五个方面需要实现：1.视觉系统：果蔬的识别与定位、成熟度判定、路径识别；2.机械臂路径规划：避障采摘、快速采摘；3.柔性抓取装置与控制策略；4.全方位行走底盘及其运动控制；5.自主导航行走与避障。
同时，为了让智能采摘机器人更好融入市场，智能采摘机器人的研究需要在一下几个方面进行努力：1.开发出智能化程度高的视觉处理系统，能够对要采摘的成熟果蔬进行准确的识别和精确定位;2.提高图像处理硬件的处理速度，优化软件的算法，同时简化机器人结构，降低控制难度，从而提高采摘工作效率;3.设计开放式的采摘机器人，提高机器人的通用性,通过更换末端执行器既能采摘不同的果蔬，提高机器人使用效率。另外，还需要在机械手的结构、采摘工作方式和壁障规划方面加以改进，以提高采摘速度和采摘成功率，降低机器人自动化收获的成本，这样智能采摘机器人才可能更好的达到实用化。
随着各国对农业机器人发展的不断重视，同时对农业机器人的开发研究在资金和人力上的不断支持，相信农业机器人会得到一个长足的发展，并最终会走出应用，为农业发展做出自己的贡献。随着我国民经济的高速发展，农业产业结构的调整以及新技术的应用，机器人也定会广泛的应用到我国农业生产中。
参考文献：
[1] 赵 匀.农业机器人的研究进展及存在的问题[J].农业工程学报,2003,19(1):20-24.
[2] 张立彬.农业机器人的主要应用领域和关键技术[J].浙江工业大学，2002,30(1):36-41.
[3] 方建军.移动式采摘机器人研究进展[J].农业工程学报,2004,20(2):273-278.
