機器人手爪對農(nóng)業(yè)的影響

  新的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式和新技術(shù)的發(fā)展和應用，農(nóng)業(yè)機器人將成為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主力軍。采摘機器人作為農(nóng)業(yè)機器人的一個重要類型，具有巨大的發(fā)展?jié)摿?。農(nóng)業(yè)機械化正在向智能化發(fā)展。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的規(guī)模化、多樣化和精細化，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)作業(yè)的要求逐漸提高，許多作業(yè)(如蔬菜水果的挑選和采摘、蔬菜的嫁接等。都是勞動密集型的工作。再加上季節(jié)性要求，保證作業(yè)質(zhì)量成為關(guān)鍵問題。同時，隨著工業(yè)生產(chǎn)的快速發(fā)展，農(nóng)業(yè)勞動力將逐步向社會其他行業(yè)轉(zhuǎn)移；隨著人口老齡化和農(nóng)業(yè)勞動力的減少，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本也相應增加，大大降低了產(chǎn)品的市場競爭力。

 水果采摘是水果生產(chǎn)鏈中最費時費力的環(huán)節(jié)。采摘具有季節(jié)性、勞動強度大、成本高等特點，保證果實及時采收，降低采收成本，是增加農(nóng)業(yè)收入的重要途徑。由于揀選作業(yè)的復雜性，揀選自動化程度還很低。目前國內(nèi)水果采摘基本都是手工進行，其成本約占成本的50%~70%，時間集中。采摘機器人作為農(nóng)業(yè)機器人的一個重要類型，可以降低勞動強度和生產(chǎn)成本，提高勞動生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量，保證水果的及時采收，具有很大的發(fā)展?jié)摿Α?/span>

采摘機器人主要工作在無結(jié)構(gòu)的開放環(huán)境中，環(huán)境條件受季節(jié)和天氣影響較大。因為采摘機器人要有高水平的智能控制系統(tǒng)；采摘機器人工作對象的表皮組織比較柔軟，容易受到損傷，這就決定了采摘機器人的末端執(zhí)行器應該是柔軟的，以避免碰傷水果；水果生長位置的隨機性、個體形狀的差異性和成熟度的不一致性增加了機器人視覺定位的難度。采摘機械手的設(shè)計應在考慮栽培方式的基礎(chǔ)上，使果實保持在其工作空間內(nèi)，避開莖、葉等障礙物，從而準確抓取果實。這就要求機械手具有一定的避障能力，必要時可以考慮冗余機械手，但自由度難以控制。采摘機器人的操作者是農(nóng)民，因此要求機器人操作簡單，在保證高可靠性的前提下，價格要低一些。

 合理的人機分工與合作，不僅增強了智能機器人處理突發(fā)事件的能力和系統(tǒng)的魯棒性，而且在不增加系統(tǒng)復雜度和成本的情況下，提高了揀選的成功率。人機協(xié)同采摘機器人的研究具有現(xiàn)實意義。不僅提高了采摘機器人的采摘效率和成功率，而且大大降低了系統(tǒng)成本，有利于采摘機器人的早日產(chǎn)業(yè)化。

目前果蔬采摘機器人的智能水平還非常有限，離實用化、商業(yè)化還有一定距離。存在的問題有采摘機器人工作效率低，主要體現(xiàn)在水果識別率和采摘率低，破損率高；二是制造成本高，揀選機器人利用率低。

 解決機器人問題的方法；

 1)需要找到一種可靠性好、精度高的視覺系統(tǒng)技術(shù)，能夠檢測到所有成熟的水果并準確定位，必要時可采用人機合作方式；

 2)提高機械手和末端執(zhí)行器的靈活性和靈巧性，成功避開障礙物，提高采摘成功率，降低果實損傷率；

 3)可以考慮改變農(nóng)作物的種植方式。通過減少作物非結(jié)構(gòu)化、復雜的生長環(huán)境，方便采摘機器人的視覺定位，提高采摘成功率；

 4)采用開放式結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)，控制不同農(nóng)業(yè)生產(chǎn)所需的不同機器人機械部件、末端執(zhí)行器和傳感器；

 5)要提高采摘機器人的通用性，讓同一臺機器人完成不同的任務，從而提高機器人的利用率；

 目前，農(nóng)業(yè)機器人正在成為機器人的一個新領(lǐng)域，而采摘機器人作為農(nóng)業(yè)機器人的一個重要應用，有著巨大的發(fā)展?jié)摿?。將人機協(xié)作、開放式結(jié)構(gòu)的思想應用于采摘機器人的研究，具有實際應用價值，相信在不久的將來，采摘機器人會越來越多的應用在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中。