QQ在線
企業(yè)微信
資訊
509經(jīng)過50多年的發(fā)展，農(nóng)林業(yè)采收機(jī)器人的研究已經(jīng)取得了長足的進(jìn)步，無論是機(jī)型種類，還是在關(guān)鍵技術(shù)方面，無論是國內(nèi)，還是國外，農(nóng)林業(yè)采收機(jī)器人的研究和開發(fā)都方興未艾。在日本、美國和西班牙等農(nóng)林業(yè)機(jī)器人發(fā)達(dá)國家，采收機(jī)器人研究開發(fā)較早，開發(fā)的機(jī)型較多，但是，大多數(shù)仍未達(dá)到產(chǎn)業(yè)化水平。國內(nèi)研究開發(fā)較晚，但是，在國家和相關(guān)地方政府和科技部門的大力支持下，在采收機(jī)器人的研發(fā)方面做了大量有益的研發(fā)工作，取得了一定的研究成果，距離產(chǎn)業(yè)化還有一定的差距。未來國內(nèi)外的學(xué)者仍將致力于農(nóng)林業(yè)采收機(jī)器人的實(shí)用化和產(chǎn)業(yè)化研究。
目前農(nóng)林業(yè)采收機(jī)器人的研究仍存在一些問題亟待解決。
(1)末端執(zhí)行器。機(jī)器人采收作物的收獲率、作物的完整程度以及采收完成后對原植株的損壞程度也是制約農(nóng)林業(yè)采收機(jī)器人投入實(shí)際生產(chǎn)的重要原因。采收機(jī)器人的采收過程需要仿照人工作業(yè)，但是機(jī)械采摘末端執(zhí)行器的設(shè)計(jì)限制了采收機(jī)器人在復(fù)雜環(huán)境下采收的成功率和采收下的作物的完好程度。同時(shí)農(nóng)林業(yè)采收機(jī)器人的采收要盡量避免采收過程中對農(nóng)作物植株的損傷，破壞性的采收是不可取的。因此，采收機(jī)器人末端執(zhí)行器的設(shè)計(jì)既要考慮到末端執(zhí)行器在枝葉間運(yùn)動的靈活性，又要考慮采摘手爪對果蔬進(jìn)行采收作業(yè)時(shí)接觸力的大小、摘取的方式，以保證果蔬的完好。
(2)圖像識別技術(shù)。目前對于采收作物的圖像識別技術(shù)已有了較多的研究，但是面對自然環(huán)境下生長的農(nóng)作物，光照、枝葉遮擋和果實(shí)熟度等都是采收機(jī)器人工作時(shí)需要考慮的干擾因素，因此采收機(jī)器人對于成熟作物的識別率與識別速度始終難以達(dá)到較高的水平，這也導(dǎo)致機(jī)器人難以投入實(shí)際的農(nóng)林業(yè)生產(chǎn)。采收機(jī)器人準(zhǔn)確識別成熟作物的速度與精度是提升機(jī)器人作業(yè)效率的關(guān)鍵。利用高效的算法和先進(jìn)的傳感器，將數(shù)據(jù)采集設(shè)備與視覺系統(tǒng)結(jié)合，提高視覺系統(tǒng)對信息的處理速度，同時(shí)利用機(jī)器學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)等技術(shù)不斷提高對成熟果實(shí)作物的識別精度將會成為未來圖像識別技術(shù)的發(fā)展方向。
(3)導(dǎo)航定位技術(shù)。隨著精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)、設(shè)施農(nóng)業(yè)的發(fā)展，高架栽培、溫室栽培等新型栽培方式將逐漸取代傳統(tǒng)的露天種植。而采收機(jī)器人在壟間的路徑規(guī)劃與障礙規(guī)避速度會對采收機(jī)器人的作業(yè)速度產(chǎn)生極大影響。采用人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)等方法提高機(jī)器人對復(fù)雜環(huán)境的識別和處理能力將是未來導(dǎo)航定位技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵。
(4)柔性結(jié)構(gòu)。目前，農(nóng)林業(yè)采收機(jī)器人基本都是針對特殊作物研究制造的特型機(jī)器人，泛用性差。采收機(jī)器人的設(shè)計(jì)和制造不應(yīng)只滿足于單種類的作物，應(yīng)該提高機(jī)器人的泛用性，通過更換末端執(zhí)行器和控制程序能夠完成多種類型的作物收獲作業(yè)，甚至是將播種、施肥和噴藥等多種農(nóng)林業(yè)生產(chǎn)作業(yè)集成到一臺機(jī)器人上。
(5)機(jī)器人本體設(shè)計(jì)。目前，農(nóng)林業(yè)采收機(jī)器人由于所需的傳感器、圖像采集設(shè)備等儀器以及本體造價(jià)等原因?qū)е缕涑杀靖甙?。因此，對采收機(jī)器人結(jié)構(gòu)的簡化既能有效降低其生產(chǎn)成本，又能提高機(jī)器人在復(fù)雜環(huán)境下工作靈巧性。同時(shí)簡化操作能讓農(nóng)林業(yè)采收機(jī)器人能夠更快地在農(nóng)林業(yè)生產(chǎn)中得到普及。
