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文献综述
随着工业的快速发展,全国各地面临着人口老龄化的问题。这一严峻问题,使得劳动力的获取变得艰难。在果蔬采摘中,一般都是由人进行采摘的,但是在人工进行采摘的过程中,仅靠人是完成不了的,必须借助一些辅助工具。随着人们生活水平的提高和科技的发展,人们想要寻找一种工具来取代这种劳动力,于是,农业釆摘机器人也就由此诞生了。该釆摘机器人对于农业未来的发展方向和农民的收入情况,起着至关重要的作用,而作为农业经济作物的果蔬,由于其在农业中有着重要的位置,因此,对果蔬采摘机器人的研究必不可少。
在设计与研究果蔬采摘机器人时,主要来考虑一下四方面因素:
1、周围的环境会对采摘工作产生影响。例如气候变化、天气状况,它们都是无法预测的,因此,对果蔬采摘机器人的控制系统要求很高。
2、在采摘的过程中,果蔬质量的保证是至关重要的。除了自然环境外,还有其他因素影响果蔬的质量。在人对果蔬采摘的过程中,手掌对果蔬的夹持力、手指对果蔬果梗的扭断力、果蔬放到框子里的力度等,都需要人为精确的掌握这些力度。果蔬在运输的过程中,运输工具具有一定的振动,其对果蔬的质量也具有一定的影响。因此,对采摘机器人的执行系统进行设计时,其较为复杂。
3、对果蔬进行采摘时,会遇到障碍物(树叶、树枝、果梗、未成熟的果蔬),其对采摘率具有一定的影响,故采摘机器人的避障能力应该好。
4、因为果蔬采摘机器人的系统设计比较复杂,使得生产成本较高。而果蔬采摘机器人主要是由从事农业的农民购买,成本较高,达不到其实用的普遍性,难以达到市场化。
末端执行器是苹果采摘机器人的一个重要部分,是直接作用于果实的部分。苹果生长于复杂的自然环境中,且外表皮脆弱,采摘过程中易损伤果实,因此必须研制安全可靠的末端执行器。由于苹果采摘的劳动量巨大,在保证末端执行器安全可靠的前提下,还要提高采摘速率,以提高采摘机器人的效率。在苹果生产作业中,采摘作业约占整个作业量的40%。采摘作业质量的好坏直接影响到后续的储存、加工和销售。由于采摘作业的复杂性,其自动化程度仍然很低,目前国内采摘作业基本上都是手工进行,研究采摘机械臂不仅具有巨大的应用价值,而且具有深远的理论意义。因此设计一款自动化程度高、成本低、效率高的苹果采摘机器人势在必行。
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