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课程名称农业机器人任课教师李玉柱第7章农业机器人组成及分类计划学时 4教学目的和要求：
1.了解农业机器人的特点；
2.了解农业机器人的组成及分类；
3.了解农业机器人的末端执行器的特点；
4.了解机器视觉
重点：
1.农业机器人的组成和分类
2.农业机器人的特点
难点：
农业机器人的组成和分类
思考题：
1.农业机器人有何特点，为什么？
2.农业机器人的组成及分类？
第7章农业机器人组成及分类
教学主要内容：
农业机器人的特点
农业机器人的分类
农业机器人的发展
农业机器人的基本组成
末端执行器
传感器及机器视觉
移动机构
执行机构
本章主要介绍了农业机器人的特点、分类及组成，农业机器人的发展，农业机器人的机械手特点及分类；农业机器人的传感器、移动机构及执行机构。以制造业为主的工业机器人已经相当普及，而将机器人技术应用于生物农业领域正方兴未艾，农业机器人发展缓慢的主要原因在于其工作对象的形状比较复杂，生物农业生产高度依赖于季节和自然环境的变化，人们期待着机器人在这一领域的广泛应用，以实现农业生产机械化和自动化。
农业机器人的特点
农业机器人没有统一的定义，一般认为可以服务农业生产的机器人、自动化机器人或智能化机器都可以称作农业机器人。在农业生产领域中，很多机器系统都没有操纵器，例
如，无人驾驶拖拉机、联合收割机和自驱机器等，它们在传感系统控制下可以再田间自动行走。同样，在植物工厂内，播种、间苗、施肥、收获和包装的自动化机器人系统都没有操纵器。还有，许多拖拉机、干燥机和碾米机在一定的智能水平下都可以实现全自动作业。这些机器系统拥有或没有操纵器，都可以再它们自身的传感系统和控制系统的控制下实现自身控制，进而可以由于与人相似的知觉和智能。本教材中所指机器人为广义的机器人，即包括大多数智能机器系统。
7.1.1 发展农业机器人的必要性
农业生产系统远比工业生产复杂，并且世界各国农业生产逐步向现代化农业迈进，农业机械化水平越来越高，农业装备逐步从人和机器调节向自动控制方向发展，即向无人化、智能化的机器人迈进，其原因是：①尽管有许多农业作业已经实现了机械化，但仍有许多危险的、劳动强度大的和单调乏味的工作不适合人去做，需要一定的与人一样智能去完成，如喷药作业。②在许多国家农业劳动力正在以惊人的速度减少，这就意味着不久的将来，农业青壮劳力资源正在不断下降。农业机器人的发展，特别是具有专家知识的，能够完成一些农业的专门工作。③要使农业生产持续下去，农村劳动力的匮乏势必导致劳动力成本的提高，急需大量的农业机械或自动机械参与到农业生产中。④农产品的评价
目前主要依赖于人工，但人工评价的稳定性和一致性是不可靠的，势必需要由机器人来解决问题。
7.1.2 农业机器人的特点
一般来讲，工业机器人处理对象的物理特性是静止的物体，而农业机器人要能够处理正在生长的生物物体。生长中的植物和动物都是动态的，这就要求农业机器人能够适应工作对象明显变化的特性。
要使农业机器人能够生物主体的特性，其构造和特性就要与工业机器人不同。首先，生物主体是多变和多样的，因此农业机器人在处理主体时必须具有灵活性和多面性。在大部分情况下，当末端执行器与主体对象相接触时，需要进行柔性处理。第二，农业机器人要有一定水平的智能来辨别周围的情况。第三，机器人要适应在无结构、条件恶劣的变化环境中工作。农业机器人要与人工操作者或农民进行合作，需要一定的保护措施。最后，机器人要被农民接受，要简化与人工操作者之间的对话，投入的资金也要合理。
7.1.3 农业机器人的工作对象
事实上，植物、动物和农产品的形态是无限的，每年都有新的品种出现。这些都需要开发相应的感应机构来满足需要。
生物对象的特性可以用多种方法描述，基本特性包括大小、形状、质量、密度和表面组织，在开发农业机器人时通
常作为首选目标。
工作对象的动态特性对于确定机器人的工作过程及其在作业中的运动，以减少对对象的负面影响都非常重要。 工作对象也存在光学特性。 工作对象的声音和振动特性。 工作对象的生物感觉。 农业机器人的分类
蔬菜嫁接机器人 花卉插枝机器人
蔬菜收获机器人(番茄/黄瓜/茄
水果收获机器人(
草莓/
苹果/橘
子)
植物工厂机器人(育苗/移栽/收
获)
大田播种机器人(播种、插秧)
大田收获机器人(谷物/西瓜/甘
蓝)
大田植保机器人(施肥/喷药/除
草)
肉类加工机器人
挤奶机器人
农产品加工机器人
剪羊毛机器人
农业机器人的发展
农业机器人未来的发展主要体现在以下几个方面：
1. 农业机器人能节约和替代劳动力
2. 农业机器人能扩大人类的能力
3.农业机器人能产生新的生产系统
4.农业机器人能提高作业效率和作业精度
5 农业机器人能提高对环境的适应性
6. 农业机器人能减轻作业强度
农业机器人的基本组成
农业机器人主要包括机械手（manipulator）、末端执行器（end-effector）、传感器和机器视觉（sensor and machine vision）、移动机构（traveling devices）、控制机构（control devices）和执行机构（actuator）等6个部分。控制系统一般采用计算机、单片机、DSP等，本章不再介绍，只介绍其他5个部分。
节、节、节、节、节的主要内容前几章已经讲过，这里只是复习一下学过的内容，并把农业机器人特有的东西再强调一下。
直角坐标机械手
圆柱坐标机械手
极坐标机械手
1. 机械手
