农林采摘机器人末端执行器的研究现状与发展趋势

我国林果、蔬菜产量居世界前列，为实现果蔬采收降本增效，推动机械化、自动化采收作业是必然趋势。末端执行器作为采摘功能的直接执行单元，其性能水平对果蔬收获效率和质量有直接影响。文章对国内外农林采摘机器人末端执行器的结构形式进行介绍，从刚性手指末端执行器、柔性手指末端执行器、真空吸盘式末端执行器及其他形式末端执行器四个方面出发，阐述当前农林采摘机器人末端执行器的研究现状，总结存在问题：缺乏针对非结构化环境下的设计与试验;采摘过程易损伤果蔬表面;采摘成本高等。针对所述问题展望农林采摘机器人末端执行器的发展趋势，建议从几方面开展研究：1)加强机、艺融合，进行宜机化处理;2)多体协调采摘作业，实现一台设备同时对多个目标进行采摘;3)提高设备通用性，根据采摘对象的生物特性考虑将末端执行器进行模块化设计;4)增加非结构化环境下试验设计，更有针对性地开展户外作业环境下采摘机器人末端执行器的研究设计;5)深化智能控制技术应用，将力、距离等各类传感器合理安置在末端执行器上，与视觉系统等配合，完成对采摘目标的位姿确定、夹持力反馈等行为。提高采摘作业效率、减轻甚至消除夹持、移动过程中对果蔬外表面的损伤，提升采摘末端执行器在复杂环境下的作业质量。以期为农林采摘机器人末端执行器的发展提供参考。