采摘機(jī)器人簡(jiǎn)介(共8頁(yè))

1、第 卷 機(jī)械設(shè)計(jì)及理論學(xué)科前沿講座 Vol.2014年 Mechanical design and theoryFrontiers 2014 1 采摘(cizhi)機(jī)器人簡(jiǎn)介張晨光（東北農(nóng)業(yè)大學(xué)工程學(xué)院 哈爾濱 150030）摘要：隨著新的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式和新技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用 農(nóng)業(yè)機(jī)器人將成為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主力軍。采摘機(jī)器人作為農(nóng)業(yè)機(jī)器人的重要類型具有很大的發(fā)展?jié)摿?。為此，在分析采摘機(jī)器人特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)幾種典型的采摘機(jī)器人的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用介紹，分析了國(guó)內(nèi)外采摘機(jī)器人的研究進(jìn)展與現(xiàn)狀，找出采摘機(jī)器人發(fā)展中存在(cnzi)的主要問(wèn)題并提出相應(yīng)的解決途徑，指出人機(jī)協(xié)作思想和開(kāi)放式結(jié)構(gòu)思想應(yīng)用于采摘機(jī)器人的

2、研究具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。關(guān)鍵詞：農(nóng)業(yè)(nngy)工程 采摘機(jī)器人 綜述 人機(jī)協(xié)作 開(kāi)放式結(jié)構(gòu)中圖分類號(hào) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 文章編號(hào)0引言隨著電子計(jì)算機(jī)和自動(dòng)控制技術(shù)的迅速發(fā)展、農(nóng)業(yè)高新科技的應(yīng)用和推廣，農(nóng)業(yè)機(jī)器人已逐步進(jìn)入到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中，并將促進(jìn)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)向著裝備機(jī)械化、生產(chǎn)智能化的方向發(fā)展。果蔬采摘是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中季節(jié)性強(qiáng)、勞動(dòng)強(qiáng)度大、作業(yè)要求高的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，研究和開(kāi)發(fā)果蔬采摘的智能機(jī)器人技術(shù)對(duì)于解放勞動(dòng)力、提高勞動(dòng)生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本、保證新鮮果蔬品質(zhì)，以及滿足作物生長(zhǎng)的實(shí)時(shí)性要求等方面都有著重要的意義。1果樹(shù)采摘機(jī)器人的特點(diǎn)工業(yè)領(lǐng)域是機(jī)器人技術(shù)的傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域，目前已經(jīng)得到了相當(dāng)成熟的應(yīng)用；而采摘

3、機(jī)器人工作在高度非結(jié)構(gòu)化的復(fù)雜環(huán)境下，作業(yè)對(duì)象是有生命力的新鮮水果或蔬菜。同工業(yè)機(jī)器人相比，采摘機(jī)器人具有以下的特點(diǎn)：作業(yè)對(duì)象嬌嫩、形狀復(fù)雜且個(gè)體狀況之間的差異性大，需要從機(jī)器人結(jié)構(gòu)、傳感器、控制系統(tǒng)等方面加以協(xié)調(diào)和控制；采摘對(duì)象具有隨機(jī)分布性，大多被樹(shù)葉、樹(shù)枝等掩蓋，增大了機(jī)器人視覺(jué)定位難度，使得采摘速度和成功率降低，同時(shí)對(duì)機(jī)械手的避障提出了更高的要求；采摘機(jī)器人工作在非結(jié)構(gòu)化的環(huán)境下，環(huán)境條件隨著季節(jié)、天氣的變化而發(fā)生變化，環(huán)境信息完全是未知的、開(kāi)放的，要求機(jī)器人在視覺(jué)、知識(shí)推理和判斷等方面有相當(dāng)高的智能；采摘對(duì)象是有生命的、脆弱的生物體，要求在采摘過(guò)程中對(duì)果實(shí)無(wú)任何損傷，從而需要機(jī)器人的

4、末端執(zhí)行器具有柔順性和靈巧性；高智能導(dǎo)致高成本，農(nóng)民或農(nóng)業(yè)經(jīng)營(yíng)者無(wú)法接受，并且采摘機(jī)器人的使用具有短時(shí)間、季節(jié)性、利用率不高的缺點(diǎn)，是限制采摘機(jī)器人推廣使用的重要因素；果蔬采摘機(jī)器人的操作者是農(nóng)民，不是具有機(jī)電知識(shí)的工程師，因此要求果蔬采摘機(jī)器人必須具有高可靠性和操作簡(jiǎn)單、界面友好的特點(diǎn)。2 國(guó)內(nèi)外采摘機(jī)器人的研究進(jìn)展果蔬采摘機(jī)器人的研究開(kāi)始于20世紀(jì)60年代的美國(guó)(1968年)，采用的收獲方式主要是機(jī)械震搖式和氣動(dòng)震搖式。其缺點(diǎn)是果實(shí)易損、效率不高，特別是無(wú)法進(jìn)行選擇性的收獲，在采摘柔軟、新鮮的果蔬方面還存在很大的局限性。但在此后，隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，特別是工業(yè)機(jī)器人技術(shù)、計(jì)算機(jī)

5、圖像處理技術(shù)和人工智能技術(shù)的日益成熟，采摘機(jī)器人的研究和開(kāi)發(fā)技術(shù)得到了快速的發(fā)展。目前，日本、荷蘭、法國(guó)、英國(guó)、意大利、美國(guó)、以色列、西班牙等國(guó)都展開(kāi)了果蔬收獲機(jī)器人方面的研究工作，涉及到的研究對(duì)象主要有甜橙、蘋(píng)果、西紅柿、櫻桃西紅柿、蘆筍、黃瓜、甜瓜、葡萄、甘藍(lán)、菊花、草莓、蘑菇等，但這些收獲機(jī)器人目前都還沒(méi)能真正實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。日本Kondo-N等人研制(ynzh)的西紅柿收獲機(jī)器人由機(jī)械手末端執(zhí)行器視覺(jué)傳感器和移動(dòng)機(jī)構(gòu)等組成。如圖2所示，西紅柿各個(gè)果實(shí)不一定是同時(shí)成熟(chngsh)并且果實(shí)有時(shí)被葉莖擋住，收獲時(shí)要求機(jī)械手活動(dòng)范圍(fnwi)大且能避開(kāi)障礙物，所以機(jī)器人的采摘機(jī)械手采用7自由

6、度的 SCORBOT ER 工業(yè)機(jī)器人能夠形成指定的采摘姿態(tài)進(jìn)行采摘。用彩色攝像機(jī)作為視覺(jué)傳感器來(lái)尋找和識(shí)別成熟果實(shí)，利用雙目視覺(jué)方法對(duì)目標(biāo)進(jìn)行定位，移動(dòng)機(jī)構(gòu)采用4輪結(jié)構(gòu)能在壟間自動(dòng)行走采摘時(shí)移動(dòng)機(jī)構(gòu)，行走一定距離后就進(jìn)行圖像采集，利用視覺(jué)系統(tǒng)檢測(cè)出果實(shí)相對(duì)機(jī)械手坐標(biāo)系的位置信息，判斷西紅柿是否在收獲的范圍之內(nèi)，若可以收獲，則控制機(jī)械手靠近并摘取果實(shí)吸盤(pán)把果實(shí)吸住后，機(jī)械手指抓住果實(shí)，然后通過(guò)機(jī)械手的腕關(guān)節(jié)擰下果實(shí)。圖2 西紅柿采摘機(jī)器人Fig.2 Tomato harvesting robo我國(guó)在農(nóng)業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域的研究相對(duì)開(kāi)始較晚，但發(fā)展速度較快，近年來(lái)也有了許多研究成果。中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)劉兆祥、

7、劉剛等人在蘋(píng)果采摘機(jī)器人三維視覺(jué)傳感器設(shè)計(jì)方面的研究；張建鋒、何東健、張志勇等對(duì)于采摘機(jī)器人自適應(yīng)魯棒跟蹤控制算法設(shè)計(jì)；江蘇大學(xué)蔡健榮等通過(guò)恢復(fù)障礙物的三維信息，對(duì)于柑橘采摘機(jī)器人障礙物識(shí)別技術(shù)的研究；南京農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院王學(xué)林和姬長(zhǎng)英對(duì)力外環(huán)控制的果蔬抓取技術(shù)的研究。3采摘機(jī)器人的結(jié)構(gòu)組成目前的果蔬采摘機(jī)器人一般可分為移動(dòng)機(jī)構(gòu)、機(jī)械手、識(shí)別和定位系統(tǒng)、末端執(zhí)行器等四大部分。31移動(dòng)機(jī)構(gòu)因?yàn)楣麑?shí)生長(zhǎng)的植株是固定的且存在空間的隨機(jī)分布性，所以機(jī)器人在采摘果實(shí)時(shí)需要主動(dòng)接近并準(zhǔn)確定位目標(biāo)，這就要求機(jī)器人有自己的移動(dòng)機(jī)構(gòu)。移動(dòng)式采摘機(jī)器人的行走機(jī)構(gòu)有車輪式、履帶式和人形結(jié)構(gòu)。其中，車輪式應(yīng)用最廣泛。車

8、輪式的行走機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)彎半徑小、轉(zhuǎn)向靈活，但輪式的結(jié)構(gòu)對(duì)于松軟的地面適應(yīng)性較差，會(huì)影響機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)精度。一般番茄采摘機(jī)器人會(huì)使用輪式行走機(jī)構(gòu)。而履帶式的行走機(jī)構(gòu)對(duì)地面的適應(yīng)性較好；但由于其轉(zhuǎn)彎半徑過(guò)大，轉(zhuǎn)向不靈活。目前，只有葡萄采摘機(jī)器人使用履帶式行走機(jī)構(gòu)。對(duì)于西瓜等作物的藤莖在地面上的果實(shí)，使用上述兩種行走裝置顯然不適合。移動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)必須要保證機(jī)器人運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)和靈活避障。荷蘭開(kāi)發(fā)的黃瓜收獲機(jī)器人以鋪設(shè)于溫室內(nèi)的加熱管道作為小車的行走軌道。日本等嘗試將人形機(jī)器人引入到移動(dòng)式采摘機(jī)器人中M1；但這種技術(shù)目前還不成熟，有待進(jìn)一步的研制開(kāi)發(fā)。采用智能導(dǎo)航技術(shù)的無(wú)人駕駛自主式小車是智能采摘機(jī)器人行走部分的發(fā)

9、展趨勢(shì)。32機(jī)械手機(jī)械手又稱操作機(jī)，是指具有和人手臂相似的動(dòng)作功能，并使工作對(duì)象能在空間內(nèi)移動(dòng)的機(jī)械裝置，是機(jī)器人賴以完成工作任務(wù)的實(shí)體。在收獲機(jī)器人中，機(jī)械手的主要任務(wù)就是將末端執(zhí)行器移動(dòng)到可以采摘的目標(biāo)果實(shí)所處的位置，其工作空間要求機(jī)器人能夠達(dá)到任何一個(gè)目標(biāo)果實(shí)。機(jī)械手一般可分為直角坐標(biāo)、圓柱坐標(biāo)、極坐標(biāo)、球坐標(biāo)和多關(guān)節(jié)等多種類型。多關(guān)節(jié)機(jī)械手又稱為擬人(類人)機(jī)器人，相比其它結(jié)構(gòu)比較起來(lái)，要求更加靈活和方便。機(jī)械手的自由度是衡量(hng ling)機(jī)器人性能的重要指標(biāo)之一，它直接決定了機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)靈活性和控制的復(fù)雜性。果蔬采摘(cizhi)機(jī)器人往往工作于非結(jié)構(gòu)性環(huán)境中，工作對(duì)象常常是隨

10、機(jī)分布的，因此在機(jī)械手的設(shè)計(jì)過(guò)程中，必須考慮采用最合理的設(shè)計(jì)參數(shù)，包括機(jī)器人類型、工作空間、機(jī)械臂數(shù)量(機(jī)械臂越多，機(jī)構(gòu)越靈活，但控制也越復(fù)雜，消耗的時(shí)間也越多。因此，必須在系統(tǒng)數(shù)量和性能之間進(jìn)行平衡)以及機(jī)器人結(jié)構(gòu)方式(串聯(lián)式、并聯(lián)式)等。評(píng)價(jià)機(jī)械手的結(jié)構(gòu)性能參數(shù)主要有工作空間、可操作度、位置多樣性和冗余度等。為了設(shè)計(jì)(shj)出最合適的操作手機(jī)構(gòu)，還必須進(jìn)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)研究，同時(shí)還要考慮其運(yùn)動(dòng)平衡性能，綜合優(yōu)化算法設(shè)計(jì)，使機(jī)器人能靈巧無(wú)碰撞地完成采摘任務(wù)。33識(shí)別和定位系統(tǒng)果實(shí)的識(shí)別和定位是果實(shí)采摘機(jī)器人的首要任務(wù)和設(shè)計(jì)難點(diǎn)，識(shí)別和定位的準(zhǔn)確性關(guān)系到采摘機(jī)器人工作效率。采摘機(jī)器人視

11、覺(jué)系統(tǒng)的工作方式：首先獲取水果的數(shù)字化圖像，然后再運(yùn)用圖像處理算法識(shí)別并確定圖像中水果的位置。由于環(huán)境的復(fù)雜性，有時(shí)需要利用多傳感器多信息融合技術(shù)來(lái)增強(qiáng)環(huán)境的感知識(shí)別能力并利用瓜果的形狀來(lái)識(shí)別和定位果實(shí)。目前的采摘機(jī)器人視覺(jué)系統(tǒng)在環(huán)境比較規(guī)則的情況下能取得比較好的效果，但在自然環(huán)境下的應(yīng)用仍需要進(jìn)一步的研究。這需要研究出有效、快速的算法，將果實(shí)分辨出來(lái)。在目前這種技術(shù)還不是很成熟的情況下，可采用人工輔助選擇目標(biāo)和定位。34末端執(zhí)行器末端執(zhí)行器是果蔬收獲機(jī)器人的另一重要部件，通常由其直接對(duì)目標(biāo)水果進(jìn)行操作。因此，需要滿足各種不同的規(guī)則，以便切除水果并確保水果質(zhì)量。末端執(zhí)行器的基本結(jié)構(gòu)取決于工作對(duì)

12、象的特性以及工作方式。末端執(zhí)行器必須根據(jù)對(duì)象的物理屬性來(lái)設(shè)計(jì)，包括數(shù)量形狀(手指的數(shù)量和形狀的設(shè)計(jì)與所要采摘的果實(shí)密切相關(guān)。一般而言，手指的數(shù)量越多，采摘效果越好，但控制也越復(fù)雜。所以，在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該在手指的數(shù)量、控制的難度及抓取的成功率上找到平衡點(diǎn))、尺寸和動(dòng)力學(xué)特性(如抓取力、切割力、彈性變形、光特性、聲音屬性、電屬性等)，水果的化學(xué)和生物特性也必須考慮。末端執(zhí)行器的性能評(píng)估指標(biāo)應(yīng)包括：抓取范圍、水果分離率、水果損傷率、采摘的靈活性以及速率等。傳統(tǒng)的末端執(zhí)行器主要采用旋轉(zhuǎn)擰取或機(jī)械切除方法將果實(shí)從植株上脫離，其性能一般較差，對(duì)果實(shí)和植株都有一定的損傷。目前，還出現(xiàn)了激光切割、高壓水噴切等新

13、的水果分離技術(shù)。荷蘭農(nóng)業(yè)環(huán)境工程研究所在研究黃瓜收獲機(jī)器人時(shí)，發(fā)明了一種新的雙電極切割法，利用電極產(chǎn)生的高溫切除果實(shí)。該方法不僅易于采摘果實(shí)，而且可以防止植物組織細(xì)胞細(xì)菌感染，還可以減少果實(shí)水分損失，減慢果實(shí)熟化程度。美國(guó)俄亥俄州立大學(xué)開(kāi)發(fā)了一種由四手指機(jī)械手和一個(gè)機(jī)械手控制器組成的末端執(zhí)行系統(tǒng)，能夠很好地抓持和采摘果實(shí)，靈活輕巧，采摘成功率有明顯的提高。4果蔬采摘機(jī)器人的主要問(wèn)題和關(guān)鍵技術(shù)41研究中的問(wèn)題雖然果蔬收獲機(jī)器人的研究已經(jīng)取得了很大的進(jìn)展，但離實(shí)用化和商品化還有很長(zhǎng)一段距離。目前，采摘機(jī)器人研究領(lǐng)域主要存在以下幾個(gè)問(wèn)題：果實(shí)的識(shí)別率不高或識(shí)別后定位精度不高。目前，識(shí)別果實(shí)和確定果實(shí)

14、位置主要采用灰度閾值、顏色色度法和幾何形狀特性等方法。果實(shí)的損傷率較大。果實(shí)的平均采摘周期較長(zhǎng)。目前的果實(shí)收獲機(jī)器人由于視覺(jué)、結(jié)構(gòu)及控制系統(tǒng)等原因，大多數(shù)采摘機(jī)器人的效率不高。采摘機(jī)器人的制造成本較高，設(shè)備利用率低，使用維護(hù)不方便。42研究(ynji)中的關(guān)鍵技術(shù)421智能化的果實(shí)識(shí)別(shbi)和定位1)開(kāi)發(fā)智能化的圖像處理算法。開(kāi)發(fā)智能化的圖像處理算法，以消除干擾，提高分辨率。模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一種高度并行的分布式系統(tǒng)，應(yīng)用模糊理論指導(dǎo)學(xué)習(xí)，是在無(wú)監(jiān)督情況下具有自適應(yīng)性與自學(xué)習(xí)能力(nngl)，能將采集到的信息加以存儲(chǔ)建立起數(shù)據(jù)庫(kù)，以對(duì)圖像進(jìn)行智能化處理。另外，小波變換具有良好的時(shí)頻局部化分析

15、特征，能同時(shí)給出圖像信號(hào)的時(shí)域和頻域信息，能有效檢測(cè)圖像的邊緣，抑制噪聲干擾，快速、精確地提取圖像邊緣信息，應(yīng)用前景較好。2)采用主動(dòng)光源的多維視覺(jué)系統(tǒng)。為改善自然環(huán)境的干擾，精確定位果實(shí)位置，可考慮采用多維視覺(jué)系統(tǒng)，并根據(jù)圖像采集的需要配備激光掃描器，也可自行發(fā)射出具有特定特征的光線，在一定程度上改善圖像質(zhì)量。3)多傳感器信息融合。果蔬采摘機(jī)器人作為智能機(jī)器人的一種，工作在復(fù)雜多變的環(huán)境中，需要在移動(dòng)過(guò)程中檢測(cè)出水果，因此還需要利用多傳感器多信息融合技術(shù)來(lái)增強(qiáng)環(huán)境的感知識(shí)別能力。通過(guò)視覺(jué)傳感器與非視覺(jué)傳感器(觸覺(jué)傳感器、力覺(jué)傳感器和避障傳感器等)的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)與激光測(cè)距系統(tǒng)相結(jié)合，

16、可以大大提高采摘機(jī)器人的感知功能。近些年來(lái)，多傳感器信息融合技術(shù)已成為智能機(jī)器人的關(guān)鍵技術(shù)，得到了普遍的關(guān)注和廣泛的應(yīng)用，并引入到了農(nóng)業(yè)機(jī)器人中，取得了顯著的成果。因而，開(kāi)發(fā)新型傳感器或按照一定融合策略構(gòu)造傳感器陣列，以彌補(bǔ)單個(gè)缺陷，以及提出新的融合方法來(lái)提高傳感器的靈敏度和反應(yīng)度以完善探測(cè)結(jié)果，都是重要的研究方向。422機(jī)械本體的優(yōu)化設(shè)計(jì)機(jī)械結(jié)構(gòu)直接決定機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的靈活性和控制的復(fù)雜性。理想的果蔬采摘機(jī)器人應(yīng)具備以下特點(diǎn)：通用性和靈活性強(qiáng)，無(wú)需更換或只需很少的調(diào)整就可以抓取不同類型的果蔬；系統(tǒng)簡(jiǎn)單、成本低、可控性好、易于操作和維護(hù)；可以實(shí)現(xiàn)果蔬的無(wú)損采摘。當(dāng)前，大部分的采摘機(jī)器人借用的工業(yè)機(jī)

17、械手，體積較大，成本高。在滿足機(jī)器人性能的前提下，針對(duì)采摘作業(yè)對(duì)象的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、緊湊、輕巧，采摘無(wú)損高效的機(jī)械手，是必須解決的問(wèn)題，現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)理論和方法也使問(wèn)題的解決成為可能。例如，采用三維實(shí)體造型技術(shù)、虛擬樣機(jī)技術(shù)和優(yōu)化理論等可以大大縮短設(shè)計(jì)周期，而且可以進(jìn)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)仿真，優(yōu)化機(jī)器人結(jié)構(gòu)。目前，在果蔬機(jī)械采摘過(guò)程中，迫切要求農(nóng)業(yè)機(jī)器人能實(shí)現(xiàn)一些果蔬抓持和操作的穩(wěn)定性，具有力閉環(huán)控制的抓取手或采摘機(jī)構(gòu)將成為解決問(wèn)題的途徑。此機(jī)械手在工作空間(kngjin)、可操作度、靈活性、避障等性能指標(biāo)方面具有(jyu)優(yōu)越(yuyu)性。機(jī)械手端部對(duì)基坐標(biāo)系坐標(biāo)變換公式：T7= A1A2

18、A3A4A5A6A7番茄采摘機(jī)械手D-H坐標(biāo)參數(shù)位姿矩陣的通用公式為：番茄采摘機(jī)械手各個(gè)(gg)關(guān)節(jié)的位姿矩陣綜上可得出(d ch)等式：對(duì)應(yīng)每一個(gè)(y )元素的計(jì)算式為：423路徑規(guī)劃(guhu)和運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)與一般工業(yè)機(jī)器人不同之處在于，采摘機(jī)器人在工作時(shí)環(huán)境復(fù)雜，并且需要在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，實(shí)時(shí)探測(cè)和判斷目標(biāo)水果，根據(jù)要求采摘水果。為了盡可能有效而且可靠地達(dá)到目標(biāo)位置，機(jī)器人應(yīng)能根據(jù)環(huán)境模型和目標(biāo)位置確定自身的行走路徑。采摘機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，其數(shù)據(jù)處理量相當(dāng)大，對(duì)控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性要求高。同時(shí)，由于作物果實(shí)是隨機(jī)分布的，為了靈活地接近果實(shí)，提高其采摘的效率，收獲機(jī)器人往往存在冗余自由度，這對(duì)機(jī)

19、器人的軌跡規(guī)劃、運(yùn)動(dòng)控制、避障行走等方面都提出(t ch)了更復(fù)雜、更嚴(yán)格的要求。因此，必須研究開(kāi)發(fā)出自適應(yīng)性強(qiáng)、魯棒性好和路徑算法最優(yōu)的智能化機(jī)器人。424開(kāi)放式的控制系統(tǒng)(kn zh x tn)體系結(jié)構(gòu)目前已有的果蔬采摘機(jī)器人一般采用兩種實(shí)現(xiàn)方式：工業(yè)機(jī)器人和獨(dú)立設(shè)計(jì)的專用機(jī)電系統(tǒng)。這兩種實(shí)現(xiàn)方式都是封閉式的結(jié)構(gòu)，使得采摘機(jī)器人只能具有特定的功能，適應(yīng)于特定的環(huán)境，通用性差，不便于對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)展和改進(jìn)。開(kāi)放式結(jié)構(gòu)的果蔬采摘機(jī)器人具有良好的擴(kuò)展性、通用性和柔性作業(yè)的能力。通過(guò)更換不同自由度的機(jī)械部分適應(yīng)不同類型的農(nóng)作物，而且更換不同的末端執(zhí)行器可以進(jìn)行不同的操作。構(gòu)建開(kāi)放式的控制系統(tǒng)，在硬件

20、上要為用戶提供標(biāo)準(zhǔn)的控制平臺(tái)以及豐富的外圍接口，而且易于擴(kuò)展，以適應(yīng)不同的機(jī)器人本體。系統(tǒng)的軟件應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)操作系統(tǒng)下采用標(biāo)準(zhǔn)的語(yǔ)言開(kāi)發(fā)，做到可移植，易修改、重構(gòu)及擴(kuò)展，并能提供公開(kāi)的用戶接口和程序接口。只要更換不同的機(jī)器人機(jī)械部分和末端執(zhí)行器，用該系統(tǒng)可以控制不同的機(jī)器人，這樣在不同的季節(jié)，就能完成不同的作業(yè)，提高了控制系統(tǒng)的利用率，減少了設(shè)備成本。參考文獻(xiàn)1 趙 勻,武傳宇.農(nóng)業(yè)機(jī)器人的研究進(jìn)展及存在的問(wèn)題J.農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2013,19(1):20-24.2孫進(jìn)良，劉師多，丁慧玲我國(guó)玉米收獲機(jī)械化的應(yīng)用現(xiàn)狀與展望J農(nóng)機(jī)化研究，2011，31(3)：2172193沈明霞.，姬長(zhǎng)英.農(nóng)業(yè)機(jī)器人的

21、開(kāi)發(fā)背景及技術(shù)(jsh)動(dòng)向J.農(nóng)機(jī)化研究，2010（5）：31-35.4湯修映，張鐵中.果蔬收獲(shuhu)機(jī)器人研究綜述J.機(jī)器人，2012，27（1）：90-96.5蔡自興，機(jī)器人學(xué)M北京(bi jn)：清華大學(xué)出版社，2000:46-50.6張道林，孫永進(jìn)，趙洪光，等立輥式玉米摘穗與莖稈切碎裝置的設(shè)計(jì)J農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2012，36(7)：50-527閏洪余，吳文福，韓峰，等。立輥型玉米收獲機(jī)摘穗輥輥型對(duì)工作性能的影響J農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2011，40(5)：76808 徐麗明 , 張鐵中 . 果蔬果實(shí)收獲機(jī)器人的研究現(xiàn)狀及關(guān)鍵問(wèn)題和對(duì)策 J. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)， 2004，20（5）：38-

22、42.9沈景明，王薇玉米摘穗機(jī)構(gòu)的研究與試驗(yàn)J農(nóng)村牧區(qū)機(jī)械化，2010(1)：192010 黃賢新 . 工業(yè)機(jī)器人機(jī)械手設(shè)計(jì) J. 裝備制造技術(shù)，2012（03）:25-32.11 崔玉潔 , 張祖立 , 白曉虎 . 采摘機(jī)器人的研究進(jìn)展與現(xiàn)狀分析 J. 農(nóng)機(jī)化研究，2011（2）：4-7.12 田素博 , 邱立春 , 秦軍偉 , 劉春芳 . 國(guó)內(nèi)外采摘機(jī)器人機(jī)械手結(jié)構(gòu)比較的研究 J. 農(nóng)機(jī)化研究， 2014（3）：195-197.the Brief Introduction of Harvesting RobotZhang chenguang(Northeast Agricultural University ,Harbin ,150030)Abstract: Along with the application of new pattern of agricultural production and technique, harvesting robot has great potenti