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摘 要：机械手臂是一种能模仿人手和手臂的某些动作功能，按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。它能按照有关要求进行自动化技术操作，有效的提高了人们的生活质量，推动农业采摘技术的有效发展。随着我国科技水平的不断提高，农业领域自动化化发展程度也在不断提升，自动化生产过程中机械手起到非常重要的作用。机器人技术是综合了计算机、控制理论、机构学、接口技术、信息和传感技术等多学科而形成的高新技术。机械手控制系统一般采用集中式控制体系结构，目前常用的两种控制方式为PLC与单片机。本文将从机械手及其控制系统的发展历史、研究现状和发展前景等方面进行综述。本文在对现有成果进行总结的基础上，简要分析当前机械手及其控制系统所需要深入研究的问题，并对其今后的深层次应用提出合理性假想。
关键词：自动化、机械手控制系统、农业采摘
引言
机械手是近几十年发展起来的一种自动化生产设备，它的特点是可通过编程来完成各种预期的作业任务，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点。机械手作业的准确性和各种环境中完成作业的能力，使其在农业采摘领域有着广阔的发展前景。
猕猴桃采摘机械手及其控制系统设计属于机电一体化的范畴。随着时代的发展和社会的进步，机电一体化技术也在不断创新和完善。在实际应用过程中，通过对机械技术、自动控制技术、微电子技术、计算机技术、接口技术等的综合应用，充分发挥出机电一体化技术的作用和价值，不断提升生产质量与生产效率，节约劳动成本[1]。
为全面了解机械手及其控制系统的开发与应用情况，本文通过查询中国知网、中国期刊全文数据库和万方数据知识服务平台，参考了近些年来的相关文献近50篇，并进行综述。
2 研究现状
鲜食果蔬收获是难以实现机械化作业的生产环节,高效低损采摘也是农业机器人研发领域中的难题,导致目前市场化的自动化果蔬采摘装备生产应用几乎空白。针对鲜食果蔬采摘需求,为改善人工采摘费时费力、效率低下、自动化程度低的问题,近30年来,国内外学者设计了一系列自动化采摘设备,推动了农业机器人技术的发展。在研发鲜食果蔬采摘设备时,首先要确定采收对象和采收场景,针对作物的生长位置、形状和重量、场景的复杂程度、所需自动化程度,通过复杂度预估、力学特性分析、姿态建模等方式,明确农业机器人的设计需求。其次,作为整个采摘动作的核心执行者,采摘机器人的末端执行器设计尤为重要。本文对采摘机器人末端执行器的结构进行了分类,总结了末端执行器的设计流程与方法,阐述了常见的末端执行器驱动方式、切割方案,并对果实收集机构进行了概括。再次,本文概述了采摘机器人的总体控制方案、识别定位方法、避障方法及自适应控制方案、品质分类方法以及人机交互、多机协作方案。为了总体评价采摘机器人的性能,本文还提出了平均采摘效率、长期采摘效率、采收质量、损伤率和漏采率指标。最后,本文对自动化采摘机械的总体发展趋势进行了展望,指明了采摘机器手系统将向着采摘目标场景通用化、结构形式多样化、全自动化、智能化、集群化方向发展的趋势[2]。
机械手是最早出现的工业机器人，也是最早出现的现代机器人，它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，让人在安全环境中操作机器人完成有害环境中的工作。
猕猴桃采摘机械手及其控制系统包括机械手机械系统，机械手驱动系统和控制系统这三个方面，主要研究开发控制系统方面。
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