采摘水果機器人

　　在日本，農(nóng)業(yè)勞動力老齡化和農(nóng)業(yè)勞動力不足的問題十分突出，為了解決這一問題，日本開發(fā)除了一系列不同用途的農(nóng)業(yè)機器人，這其中就包括采摘水果的機器人。這種機器人有他自身的特點：它們一般是在室外工作，作業(yè)環(huán)境較差，但是在精度上卻沒有工業(yè)機器人那樣要求高；這種機器人的使用者不是專門的技術(shù)人員，而是普通的農(nóng)民，所以技術(shù)不能太復(fù)雜，而且價格也不能太高。這里就以一種西瓜收獲機器人為例來介紹。

　　一般的機器人多數(shù)是采用電氣驅(qū)動，但是為了降低成本，這種西瓜收獲機器人卻是采用油壓驅(qū)動，比以蓄電池為動力源的電氣驅(qū)動要經(jīng)濟的多。這種機器人沒有使用價格相對較高的高精度油壓控制馬達，而是采用了油缸控制，這樣做也降低了機器人的成本。

　　作為動力源的內(nèi)燃發(fā)動機驅(qū)動2臺油壓泵，其中的一臺是用于驅(qū)動機械手，另一臺是為操縱行走車輛的方向盤以及驅(qū)動制動器的控制油缸，它比前一臺的壓力要大得多。

　　機械手是由4個由4節(jié)連桿構(gòu)成的手指組成的系統(tǒng)，在手指的尖端裝有滑輪。當(dāng)機械手抓拿西瓜時，機械手從西瓜上面降下，手指的滑輪沿西瓜表面邊滑動邊下降，當(dāng)?shù)竭_最下端時就停止；上升時，利用西瓜自身的重量，使機械手自鎖，利用這種方式來抓取西瓜。這種結(jié)果不需要復(fù)雜的控制系統(tǒng)，同時也適合于定位不準(zhǔn)的情況，而且也比較容易操作。試驗結(jié)果表明，當(dāng)機械手的中心與西瓜的中心的偏離不超過54毫米時，機械手都能抓住西瓜。當(dāng)手指尖端的滑輪沿西瓜表面向下滑動時，利用手指關(guān)節(jié)的動作可以求出西瓜的大小，利用手上附加的力傳感器可以求出西瓜的重量，誤差僅僅在2%以內(nèi)。這樣就可以在現(xiàn)場對西瓜進行初步的分級，另外也可以根據(jù)力的變化判斷是否抓住了西瓜。

　　由于西瓜的果實和枝葉的顏色相同，而且成熟與沒有成熟的西瓜的果實顏色也相同，這就給西瓜檢測帶來了困難，因此要根據(jù)西瓜的掛果日期（開花日期）的不同，樹立直徑為40毫米左右不同顏色的標(biāo)識球，這樣就可以根據(jù)標(biāo)識球的顏色和位置正確判斷西瓜的位置和成熟情況，為了正確判斷，對標(biāo)識球的顏色和種類要有一定的限制。

　　對這種采摘西瓜機器人進行收獲西瓜的作業(yè)試驗，得到的結(jié)果比較理想，由于有位置誤差，機械手抓到的西瓜占西瓜總數(shù)的76.5%。對于一般的農(nóng)業(yè)機器人，能達到這樣的標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)是很不錯的了。

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