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    采摘水果機器人

      在日本,農業勞動力老齡化和農業勞動力不足的問題十分突出,為了解決這一問題,日本開發除了一系列不同用途的農業機器人,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,作業環境較差,但是在精度上卻沒有工業機器人那樣要求高;這種機器人的使用者不是專門的技術人員,而是普通的農民,所以技術不能太復雜,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。

      一般的機器人多數是采用電氣驅動,但是為了降低成本,這種西瓜收獲機器人卻是采用油壓驅動,比以蓄電池為動力源的電氣驅動要經濟的多。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。

      作為動力源的內燃發動機驅動2臺油壓泵,其中的一臺是用于驅動機械手,另一臺是為操縱行走車輛的方向盤以及驅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節連桿構成的手指組成的系統,在手指的尖端裝有滑輪。當機械手抓拿西瓜時,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,當到達最下端時就停止;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。這種結果不需要復雜的控制系統,同時也適合于定位不準的情況,而且也比較容易操作。試驗結果表明,當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。當手指尖端的滑輪沿西瓜表面向下滑動時,利用手指關節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。這樣就可以在現場對西瓜進行初步的分級,另外也可以根據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識球,這樣就可以根據標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試驗,得到的結果比較理想,由于有位置誤差,機械手抓到的西瓜占西瓜總數的76.5%。對于一般的農業機器人,能達到這樣的標準已經是很不錯的了。

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