机器人手爪对农业的影响

机器人手爪对农业的影响

新的农业生产模式和新技术的发展和应用，农业机器人将成为农业生产的主力军。采摘机器人作为农业机器人的一个重要类型，具有巨大的发展潜力。农业机械化正在向智能化发展。农业生产的规模化、多样化和精细化，对农业生产作业的要求逐渐提高，许多作业(如蔬菜水果的挑选和采摘、蔬菜的嫁接等。都是劳动密集型的工作。再加上季节性要求，保证作业质量成为关键问题。同时，随着工业生产的快速发展，农业劳动力将逐步向社会其他行业转移；随着人口老龄化和农业劳动力的减少，农业生产成本也相应增加，大大降低了产品的市场竞争力。

水果采摘是水果生产链中最费时费力的环节。采摘具有季节性、劳动强度大、成本高等特点，保证果实及时采收，降低采收成本，是增加农业收入的重要途径。由于拣选作业的复杂性，拣选自动化程度还很低。目前国内水果采摘基本都是手工进行，其成本约占成本的50%~70%，时间集中。采摘机器人作为农业机器人的一个重要类型，可以降低劳动强度和生产成本，提高劳动生产率和产品质量，保证水果的及时采收，具有很大的发展潜力。

采摘机器人主要工作在无结构的开放环境中，环境条件受季节和天气影响较大。因为采摘机器人要有高水平的智能控制系统；采摘机器人工作对象的表皮组织比较柔软，容易受到损伤，这就决定了采摘机器人的末端执行器应该是柔软的，以避免碰伤水果；水果生长位置的随机性、个体形状的差异性和成熟度的不一致性增加了机器人视觉定位的难度。采摘机械手的设计应在考虑栽培方式的基础上，使果实保持在其工作空间内，避开茎、叶等障碍物，从而准确抓取果实。这就要求机械手具有一定的避障能力，必要时可以考虑冗余机械手，但自由度难以控制。采摘机器人的操作者是农民，因此要求机器人操作简单，在保证高可靠性的前提下，价格要低一些。

合理的人机分工与合作，不仅增强了智能机器人处理突发事件的能力和系统的鲁棒性，而且在不增加系统复杂度和成本的情况下，提高了拣选的成功率。人机协同采摘机器人的研究具有现实意义。不仅提高了采摘机器人的采摘效率和成功率，而且大大降低了系统成本，有利于采摘机器人的早日产业化。

目前果蔬采摘机器人的智能水平还非常有限，离实用化、商业化还有一定距离。存在的问题有采摘机器人工作效率低，主要体现在水果识别率和采摘率低，破损率高；二是制造成本高，拣选机器人利用率低。

解决机器人问题的方法；

1)需要找到一种可靠性好、精度高的视觉系统技术，能够检测到所有成熟的水果并准确定位，必要时可采用人机合作方式；

2)提高机械手和末端执行器的灵活性和灵巧性，成功避开障碍物，提高采摘成功率，降低果实损伤率；

3)可以考虑改变农作物的种植方式。通过减少作物非结构化、复杂的生长环境，方便采摘机器人的视觉定位，提高采摘成功率；

4)采用开放式结构控制系统，控制不同农业生产所需的不同机器人机械部件、末端执行器和传感器；

5)要提高采摘机器人的通用性，让同一台机器人完成不同的任务，从而提高机器人的利用率；

目前，农业机器人正在成为机器人的一个新领域，而采摘机器人作为农业机器人的一个重要应用，有着巨大的发展潜力。将人机协作、开放式结构的思想应用于采摘机器人的研究，具有实际应用价值，相信在不久的将来，采摘机器人会越来越多的应用在农业生产中。