果蔬采摘机器人

果蔬采摘机器人研究进展

刘长林,张铁中,杨丽󰀁(中国农业大学,北京100083)

摘要󰀁综述了果蔬采摘机器人的国内外研究现状,介绍了目前大部分典型的果蔬采摘机器人的研究成果。通过分析大部分采摘机器人的工作情况、功能、存在问题,指出了目前采摘机器人的应用与研究过程中的主要难点与制约因素,提出了研究开发的方向与关键技术。关键词󰀁果蔬采摘;机器人;研究进展;关键技术中图分类号󰀁S225󰀁󰀁文献标识码󰀁A󰀁󰀁文章编号󰀁0517-6611(2008)13-05394-04

ResearchProgressonPickingRobotforFruitsandVegetablesLIUChang󰀁linetal󰀁(ChineseAgriculturalUniversity,Beijing100083)Abstract󰀁Thecurrentsituationofresearchonfruitandvegetablepickingrobotathomeandbroadwassummarized,theparticularlyfocuswereonthere󰀁searchresultsofmosttypicalpickingrobots,includingrobotprincipleandstructure.Throughanalyzingtheworkingcondition,functionandproblemsofmostofpickingrobot,thepresentdifficultiesandrestrictedfactorsofpickingrobotinitsresearchandapplicationwerepointoutandtheresearchdirectionandkeytechnologyinfuturewereprovided.Keywords󰀁Fruitandvegetablepicking;Robot;Researchprogress;Keytechnology

安徽农业科学。Ｊ￣ｍａａｌ　０ｆＡｎｈｕｉ　Ａｇｒｉ．Ｓｃｉ．２ＯＯ８。３６（１３）：５３９４—５３９７　责任编辑刘月娟责任校对马君叶　

果蔬采摘机器人研究进展　

刘长林，张铁中，杨丽（中国农业大学，北京ｌ０ｏ嗯３）　

摘要综述了果蔬采摘机器人的国内外研究现状，介绍了目前大部分典型的果蔬采摘机器人的研究成果。通过分析大部分采摘机器人　

的工作情况、功能、存在问题，指出了目前采摘机器人的应用与研究过程中的主要难点与制约因素，提出了研究开发的方向与关键技术。　

关键词果蔬采摘；机器人；研究进展；关键技术　

中图分类号￥２２５　文献标识码Ａ　文章编号０５１７—６６１１（２００８）１３—０５３９４—０４　

Ｐ．ｅｓｅａｒｄａ　ｎ　鸥ｏｎ　Ｐｉ啦！／＿ｏｌ￣ｔ　ｆｏｒ　Ｆｒｕｉｔｓ　ａｎｄ　Ｖｅｇｅｔａｂｌｅｓ　

ＬＩＵ　Ｃｈａｐｌｉｎ　ｅｔ　ａｌ　（Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｉｉ￣ｇ　１０００８３）　

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果蔬采摘机器人行走运动控制系统设计

—基于磁导引

陈姗姗，尹建军，陈树人

（江苏大学现代农业装备与技术教育部重点实验室，江苏镇江212013）

摘要：为实现果蔬采摘机器人作业时自主行走，研究采用磁导引技术和PID算法等实现对预定路径的跟踪。以磁导引传感器作为导航传感器，在果蔬采摘机器人平台上搭建转向控制机构，依据磁导引传感器工作特性，提出PID算法作为导引算法。根据导引传感器得到机器人当前位置相对于导引磁条的距离偏差，作为PID控制器的输入，将机器人前轮期望转角和车体期望速度作为输出，在MatLab中对算法进行圆曲线跟踪仿真。仿真结果表明：机器人可快速跟踪到预定路线，跟踪误差在±30mm以内，直线段稳定状态误差在±5mm以内。关键词：果蔬采摘机器人；电磁导引；PID算法；行走系统；路径跟踪中图分类号：TP24文献标识码：A文章编号：1003－188X（2015）06－0081－04

0引言

果蔬采摘是农业生产重要环节，是整个果蔬生产

过程中消耗精力与时间最多的一环，需投入的劳动力

占全部生产流程40%以上［1］。目前，关于机器人行

走自主导引系统虽然有了一定的研究，但还远不能应

用于实际工作环境中。1950年，由美国首次研制出来

电磁导航技术，因为其控制简单、抗干扰能力强和应

用年限长，得到了广泛的发展［2］。日本研制的磁导引

式果蔬自主植保机，在工作环境中安设磁条，实现机

器人在果园内沿磁条自主行走［3］。中国农业大学的

宋健基于电磁导引方式，开发了多种磁导引式农业喷

药机器人。实验表明，该导引方式下的机器人在直线

跟踪和地头转向时实验效果良好，但还不能在实际中

运用［4］。开展基于磁导引的果蔬采摘机器人运动控

制研究对于农业设备智能化研究以及精细农业的发

展都具有重要意义。

为此，综合自动控制、传感器技术、智能控制算

法，设计开发了一套基于磁导引的果蔬采摘机器人行

走运动控制系统，实现果蔬采摘机器人对预定路径的跟踪。

收稿日期：2014－06－22基金项目：国家高技术研究发展计划项目（2010AA101402）；江苏高校优势学科建设项目（苏财教（2011）8号）作者简介：陈珊珊（1989－），女，安徽安庆人，硕士研究生，（E－mail）chenshanshan504@126．com。通讯作者：陈树人（1965－），男，湖南攸县人，教授，（E－mail）srchen@mail．ujs．edu．cn。1果蔬采摘机器人平台设计

果蔬采摘机器人研究进展与展望

金慧迪

（西北农林科技大学，机械与电子工程学院，712100）

摘 要： 本文主要介绍了果树采摘机器人的特点及国内和美国、日本、荷兰、英国等国外的研究进展，并且对研究过程中所存在的一些问题提出了一系列的解决方案，对未来果蔬机器人的发展进行了展望。

关键词：机器人：果树采摘：研究进展

在果蔬生产作业中，收获采摘约占整个作业量的40%。采摘作业质量的好坏直接影响到果蔬的储存、加工和销售，从而最终影响市场价格和经济效益。由于采摘作业的复杂性，采摘自动化程度仍然很低。目前国内果蔬采摘作业基本上还是手工完成。随着人口的老龄化和农业劳动力的减少，农业生产成本也将提高。因此，发展机械化收获技术，研究开发果蔬采摘机器人，具有重要的意义。

一、果蔬采摘机器人的特点

1.1 作业对象的非结构性和不确定性

果实的生长是随着时间和空间而变化的，生长的环境是变化的、未知的和开放性的，直接受土地、季节和天气等自然条件的影响。这就要求果蔬采摘机器人不仅要具有与生物体柔性相对应的处理功能，而且还要能够顺应变化无常的自然环境，在视觉、知识推理和判断等方面具有相当高的智能。

1.2 作业对象的娇嫩性和复杂性

果实具有软弱易伤的特性，必须细心轻柔地对待和处理。且其形状复杂，生长发育程度不一，相互差异很大。果蔬采摘机器人一般是作业、移动同时进行，行走不是连接出发点和终点的最短距离，而是具有狭窄的范围、较长的距离及遍及整个田间表面等特点。

1.3 良好的通用性和可编程性

由于果蔬采摘机器人的操作对象具有多样性和可变性，要求具有良好的通用性和可编程性。只要改变部分软、硬件，变更判断基准，变更动作顺序，就能进行多种作业。例如，温室果蔬采摘机器人，更换不同的末端执行器就能完成施肥、喷药和采摘等作业。

1.4 操作对象和价格的特殊性

果蔬采摘机器人操作者是农民，不是具有机电知识的工程师，因此要求果蔬采摘机器人必须具有高可靠性和操作简单的特点；另外，农业生产以个体经营为主，如果价格太高，就很难普及。