机器人博览＿中国科普博览

采摘水果机器人

　　在日本，农业劳动力老龄化和农业劳动力不足的问题十分突出，为了解决这一问题，日本开发除了一系列不同用途的农业机器人，这其中就包括采摘水果的机器人。这种机器人有他自身的特点：它们一般是在室外工作，作业环境较差，但是在精度上却没有工业机器人那样要求高；这种机器人的使用者不是专门的技术人员，而是普通的农民，所以技术不能太复杂，而且价格也不能太高。这里就以一种西瓜收获机器人为例来介绍。

　　一般的机器人多数是采用电气驱动，但是为了降低成本，这种西瓜收获机器人却是采用油压驱动，比以蓄电池为动力源的电气驱动要经济的多。这种机器人没有使用价格相对较高的高精度油压控制马达，而是采用了油缸控制，这样做也降低了机器人的成本。

　　作为动力源的内燃发动机驱动2台油压泵，其中的一台是用于驱动机械手，另一台是为操纵行走车辆的方向盘以及驱动制动器的控制油缸，它比前一台的压力要大得多。

　　机械手是由4个由4节连杆构成的手指组成的系统，在手指的尖端装有滑轮。当机械手抓拿西瓜时，机械手从西瓜上面降下，手指的滑轮沿西瓜表面边滑动边下降，当到达最下端时就停止；上升时，利用西瓜自身的重量，使机械手自锁，利用这种方式来抓取西瓜。这种结果不需要复杂的控制系统，同时也适合于定位不准的情况，而且也比较容易操作。试验结果表明，当机械手的中心与西瓜的中心的偏离不超过54毫米时，机械手都能抓住西瓜。当手指尖端的滑轮沿西瓜表面向下滑动时，利用手指关节的动作可以求出西瓜的大小，利用手上附加的力传感器可以求出西瓜的重量，误差仅仅在2%以内。这样就可以在现场对西瓜进行初步的分级，另外也可以根据力的变化判断是否抓住了西瓜。

　　由于西瓜的果实和枝叶的颜色相同，而且成熟与没有成熟的西瓜的果实颜色也相同，这就给西瓜检测带来了困难，因此要根据西瓜的挂果日期（开花日期）的不同，树立直径为40毫米左右不同颜色的标识球，这样就可以根据标识球的颜色和位置正确判断西瓜的位置和成熟情况，为了正确判断，对标识球的颜色和种类要有一定的限制。

　　对这种采摘西瓜机器人进行收获西瓜的作业试验，得到的结果比较理想，由于有位置误差，机械手抓到的西瓜占西瓜总数的76.5%。对于一般的农业机器人，能达到这样的标准已经是很不错的了。