20世纪末,韩国庆北大学研发的苹果采收机器人具有4自由度,同时包括3个旋转关节和1个移动关节。该机器人选用内含压力传感器的3指夹持器作为末端执行器,可以有效避免损伤苹果。虽然此机器人采用了CCD摄像机和光电传感器,能够较为准确地识别苹果,但受限于自由度,仍然难以避开障碍物进行工作。
2008年,比利时BAETEN J等研发了一种苹果采收机器人,该机器人采用6自由度机械臂,安装于可升降运动平台上,由拖拉机拖动。末端执行器选择气压驱动柔性执行器。该机器人采摘周期为8~10 s,采摘率达80%,但是结构占地面积大,采摘动作不够灵活。
1.1.2草莓采摘机器人
日本的KONDO N等针对草莓的温室高垄内培模式,研发了安装在龙门式移动平台上的3自由度直角坐标机械臂,是草莓采收机器人的初代样机。该机器人由彩色CCD相机检测草莓果实,利用吸入旋转切断式末端执行器切断果梗,采摘果实。试验发现吸持方式对小型果实十分有效,但仍有34%的果实无法被正确采摘。
陈至灵等:农林业采收机器人发展现状农业工程装备与机械化随后,KONDO N等又在代样机的基础上,通过改进末端执行器机构,研制了第2代草莓采收机器人。第2代机器人吸取了吸入旋转式和勾取式的优势,在末端执行器真空吸入草莓果实的基础上,增加了张合爪用于夹取果梗,完成切断,有效地提高了采摘的成功率。
日本宫崎大学NAGATA M等开发了由3自由度直角坐标机械臂带动末端执行器的采收机器人,其能完成竖直向下夹持并切断果梗。该机器人配备了固定-移动双相机,在白色或黑色的塑料膜背景下对草莓果实进行识别和定位,成功率超过90%。
针对高架悬挂式栽培的草莓,日本的HAYASHI S等研制了适用于高架栽培的草莓采收机器人。此机器人采用轨道移动平台和龙门式机械臂,以长条形LED点阵光源和3个相机构成视觉单元,末端执行器选用反射式光电传感器。与初代机型相比,新型的采摘机器人质量轻,采摘耗时缩短,但由于机器视觉算法无法妥善处理光源光照不均匀的问题,采摘成功率无法保证。
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