多被树 叶 、 树枝 等掩 盖 ， 大 了机 器 人视 觉 定 位 难 度 ， 增 使 得 采 摘 速 度 和 成 功 率 降 低 ， 时 对 机 械 手 的 同
收 稿 日期 ：２ １ ０ ０—０ ３—３ １ 基 金 项 目 ：国 家 自然 科 学 基 金 项 目（ ０ ７ ０ ２） 国 家 级 大 学 生 创 新 实 ５８９７ ；
２ 国 内外 采 摘 机 器 人 的 研 究 进展
果 蔬 采摘 机器 人 的研 究 开始 于 ２ 纪 ６ Ｏ世 ０年代 的 美 国 （ ９ ８年 ） ， 用 的 收 获方 式 主 要 是 机 械震 摇 １６ Ｊ 采
非结 构化 的复杂 环境 下 ， 业 对 象 是 有生 命 力 的新 鲜 作
尽早 应 用 到生 产 实 际 ， 据 近年 来 国 内外 最新 的研 究 资 料 ， 根 简要 阐述 了果 蔬 采 摘 机器 人 的 特 点 和 国 内 外 的研 究 进展 ， 合 当前 在 此领 域 的一 些 研究 实例 进行 比较 分析 ； 采摘 机 器 人 的移 动机 构 、 械 手 、 别 和 定 位 系 统 、 结 从 机 识 末
具有 柔顺 性 和灵 巧 性 ； 高 智 能 导 致 高成 本 ， 民或 ⑤ 农 农业经 营 者无 法接 受 ， 且 采 摘 机 器人 的使 用 具 有 短 并

农业 生 产 领 域 中 ， 将 促 进 现 代 农 业 向 着 装 备 机 械 并
化、 生产 智 能化 的方 向发 展 。果 蔬 采 摘 是农 业 生 产 中 季节 性强 、 劳动 强度 大 、 业 要求 高 的一 个 重 要 环节 ， 作 研究 和开 发 果 蔬 采 摘 的智 能 机 器人 技 术 对 于解 放 劳 动力 、 高 劳动生 产 效率 、 提 降低 生 产 成 本 、 证 新 鲜 果 保
２１ ０ １年 １月
农 机 化 研 究
第 １期
果 蔬 采 摘 机 器 人 的 研 究
陈 磊 ，陈帝 伊 ，马孝 义
７２０ １ １ ０）
（ 北 农 林科 技 大学 水 利 与建 筑工 程 学 院 ，陕 西 杨 凌 西 摘
要 ： 果 蔬 采摘 机 器人 是 实 现农 业 自动化 的～ 项 重 要技 术 。为 了 掌握 果 蔬 采 摘 机器 人 的最 新 研 究 动 态 ， 其 将
特点 。
蔬 品质 ， 以及 满足作 物 生 长 的实 时性 要 求 等 方 面 都有
着重 要 的意义 。
１ 果 树 采摘 机器 人 的特 点
工业 领 域是 机 器人 技 术 的 传 统应 用 领 域 ， 目前 已 经 得到 了相 当成 熟 的应 用 ； 采 摘 机 器 人工 作 在 高 度 而
端执 行 器 ４部 分介 绍 了其 结 构组 成 与设 计 技 术 ， 在 此 基 础 上 重 点 分 析 了果 蔬 采 摘 机 器 人 研 究 中存 在 的 问题 ， 并
提 出 了未 来 研 究 开 发 的 技 术 关 键 与 方 向 。 关键 词 ：果 蔬 采 摘 ；机 器 人 ；机械 手 ；控 制 系统
时间、 季节 性 、 用率 不 高 的缺 点 ， 限制 采 摘 机 器人 利 是 推 广使 用 的重要 因素 ； 果蔬 采摘 机 器人 的操 作 者是 ⑥ 农民 ， 不是 具 有 机 电知 识 的 工 程 师 ， 此 要 求 果 蔬 采 因 摘 机器 人必 须具 有 高 可靠 性 和 操 作 简 单 、 面 友好 的 界
到 的研究 对 象 主 要 有 甜 橙 、 果 、 红 柿 、 桃 西 红 苹 西 樱
作者简介 ：陈
磊 （９ ８一） 男 ， １８ ， 陕西 商洛人 ， 在读本科 生 ， Ｅ～ｍ ｉ） （ ａ ｌ
ｃ ｅ ｌｉ５ ＠ ｎ ｕ ｆｅ ｕ ｃ ｈ ｎｅ０ ５ ｗｓ ａ ． ｄ ． ｎ。
点¨ ① 作 业对 象 娇嫩 、 状 复 杂 且 个 体 状 况 之 间 的 ： 形
差异性 大 ， 需要 从 机器 人 结 构 、 感 器 、 制 系 统 等方 传 控 面加 以协 调 和控制 ； 采 摘 对 象 具 有 随机 分 布 性 ， ② 大
术 和计 算 机技 术 的 发 展 ， 别 是 工 业 机 器 人 技 术 、 特 计
中图分类号 ：￥ ４；２ ５ ９ ２ ￥ ２ ．３
文献标识码 ：Ａ
文章编号 ： ０ ３— ８ Ｘ（０ １ ０ ０ ２ ０ ０ １ ８ ２ １ ）１— ２ ４— ４
Ｏ 引 言
随着 电子计 算机 和 自动 控 制 技术 的迅 速 发 展 、 农 业 高新科 技 的应 用 和推 广 ， 业 机 器 人 已逐 步 进 入 到 农
水果 或蔬 菜 。 同工业 机 器 人 相 比， 摘 机 器 人 具 有 以下 的 特 采
式 和气 动 震 摇 式 。其 缺 点 是 果 实 易 损 、 率 不 高 ， 效 特
别 是无 法 进行 选 择 性 的 收 获 ， 采 摘 柔 软 、 鲜 的果 在 新 蔬 方 面还存 在很 大 的局 限 性 。但 在 此 后 ， 着 电子技 随
验 项 目 （ ０ ９— ０ １ ２０ ２ １ ）
算机 图像处理技术和人工智能技术的 日 益成熟 ， 采摘
机 器人 的研 究 和开 发 技 术 得 到 了快 速 的发 展 。 目前 ， 日本 、 兰 、 国 、 国 、 大 利 、 国 、 荷 法 英 意 美 以色 列 、 西班 牙
等国都展开了果蔬收获机器人方面的研究工作 ， 涉及
避 障提 出 了更 高 的要 求 ； 采 摘机 器 人工作 在 非结 构 ③
化 的环 境下 ， 境 条 件 随 着 季 节 、 气 的 变 化 而 发 生 环 天
变化 ， 环境信息完全是未知的、 开放的 ， 要求机器人在 视觉 、 知识推理和判断 等方 面有相 当高的智能 ； 采 ④
摘对 象是 有 生 命 的 、 弱 的 生 物 体 ， 求 在 采 摘 过 程 脆 要 中对 果实 无 任何 损伤 ， 而需 要 机 器 人 的末 端 执 行 器 从