设施农业采摘机器人研究进展(4)

果实后，用高压电极烧断果梗，有利于防止细菌感染。采摘成功率约80%，单根黄瓜采摘平均耗时45 s。

国内中国农业大学的袁挺等[9，10]2021年研制了国内第一台黄瓜采摘机器人。如图5所示，机器人采用履带式移动底盘和机器视觉导航。目标识别则使用双目立体视觉，为了更好地区分同为绿色的叶片和果实，加设了830 nm的近红外带通滤波。目标识别定位后，由4自由度轻型机械臂带动双指式机械手抓持目标，然后由摆动气缸带动刀片实现对瓜柄的切割。其中机械手指采用气动伸缩结构的柔性手指，加持过程平缓，力度柔和，很好地保护了黄瓜表皮。机器人采摘成功率达85%，单根黄瓜采摘耗时28.6 s。

其他采摘机器人

各国的研究者还针对设施农业中其他一些常见的果蔬研究了采摘机器人。如英国的Noble等研制了蘑菇采摘机器人，可自动测量蘑菇的大小、位置，并选择性地采摘，采摘成功率约为75%。

日本Monta等开发了图6所示基于激光测距仪的葡萄采摘机器人，采用激光测距的扫描方式获得葡萄串的空间位置。同时，该机器人更换末端执行器后还可以进行其他的葡萄园管理作业。日本的Hayashi等开发了茄子采摘机器人，采用4 个手指2 个吸嘴抓持茄子果实，试验采摘成功率为62.5%，工作速度为64. 1 s/个。可惜受成本和效率等方面的影响，这几类采摘机器人样机在后来并没有得到更深入的发展。

存在问题和发展方向

设施农业采摘机器人从出现至今虽然发展了几十年，但是目前尚缺乏商业化的成熟产品。大部分仍处于研究和样机阶段。采摘机器人直接体现出来的缺点仍比较明显。其中，最直观地体现在以下两个方面：第一，采摘作业效率低：由于大部分的采摘机器人沿用工业机器人的作业模式进行逐个果实采摘，生产节拍低，每个果实的平均采摘耗时动辄几十秒甚至更长，和人工作业效率难以比较。第二，机器人生产制造成本高：采摘机器人是多种先进技术和设备的集成和创新，