采摘机械化的发展及采摘机器人的结构设计

　　我国作为水果生产大国，国家对采摘机械化的发展十分重视，采摘机器人对我国未来水果产业发展的作用十分重大。结合水果生产种植环境和实际采摘过程，基于机器视觉技术对水果采摘过程的试验研究，设计了智能水果采摘机器人样机，实现农业生产水果的智能采摘。

　　该机器人由机械结构部分和电气智能控制系统两部分构成。机械结构包括可移动载体、机械手臂、夹持器和横向滑动装置;电气智能控制系统主要包括工控计算机、伺服电机驱动、双CCD摄像机、传感器控制模块、数据采集卡、GPIB卡、运动控制卡、锂电池供电箱、GPIB卡和控制系统。

　　机械结构部分是智能采摘机器人的硬件平台，为机器人进行成熟果实识别与采摘奠定了坚实的基础，其各个部件的作用各不相同，结合起来实现采摘机器人的自动控制。可移动载体是智能机器人的基础，是其他控制采集系统的平台，智能采摘机器人的信号采集、电机驱动、传感器模块及智能控制系统都需要以可移动载体为载体。可移动载体采用履带行走方式，履带式移动载体与地面接触面积大，受力面积大，给地面的压力小，适合在松软的果林路面上行进。机器人行走装置根据智能控制系统的指令进行驱动，伺服电机采用直流供电。

　　机械手臂装置采用采用多关节机械手臂，有3个主自由度，可以做转动和移动的动作;再加上夹持器的X、Y轴转动，可以使夹持器到达臂长范围的任何三维坐标点。该机器人的机械手臂装置韧性强、承受负载大、自身轻薄、灵活性高、到达指定位置误差小，在整个采摘作业过程中，运行速度适中，惯性较小，平稳度非常高。

　　夹持器是采摘过程中作用最大的部件，是采摘机器人的手，水果的抓取收获依靠其完成，可以根据命令直接执行采摘任务。该设计中的夹持器最大工作角度为88°，采摘过程中夹紧力未270N，质量为0．6kg，闭合时间为0．2s;装置轻便，采摘角度大，耗时短，力度适中，不会给果实带来机械损伤。