果蔬采摘机器手研究

李津容 马媛

摘 要：果蔬采摘的一个重要环节就是直接触碰到果蔬的机器手，它决定了果蔬采摘的质量，本文综述了国内外各种果蔬采摘多指式机器手的研究与发展，通过对比几种典型的机器手设计总结出目前果蔬采摘机器手的主要问题，并且对未来果蔬采摘机器手的发展方向作出预测。

关键词：果蔬采摘；机器手；研究现状

中图分类号：TP242.3 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）21-0293-01

引 言：

我国是一个农业大国，如今各种果蔬的生产已能满足市场，但是果蔬采摘仍然多数依赖传统人工摘取的方式，研究智能果蔬采摘机器人能极大推动我国农业机械化的进程，提高我国农业生产加工的效率，加快我国劳动力的解放，由于直接触碰到果蔬，果蔬采摘机器手是很重要的部分，其研究则显得尤为重要。因此，本文介绍了几种典型的机器手设计，分析并预测未来果蔬采摘机器手的研究趋势。

主体部分：

图1为牟顺海，李少华[1]所研究的茶叶采摘机器手3，采用曲柄连杆的原理完成两手指的开合运动，指端处安有锯齿状刀片，能在相互运动中实现对茶叶的剪切，而被剪切下的茶叶则被收集到收集槽内，防止丢失。

图2为付舜[2]等人设计的类球果蔬采摘末端执行器，采用一种对称的双摇杆机构，进行采摘动作时，驱动装置是固定在机械臂两边的气缸，推杆在其作用下作直线往复运动，传动杆带动执行器上下颚作咬合运动，从而使得果枝分离，且端口平整不伤害植株本体。该设计在下颚支架与主架间安装果蔬传送柔性通道，当采摘动作完成后，果蔬将直接落入该通道滑向收集器，而免去了机器人采摘完成后的放置步骤，提高采摘效率。

图4为金波[3]等人基于欠驱动原理（如图3）所设计的机械手，所谓欠驱动是指驱动器数目少于机构本身自由度数目的机构。这一种设计结构简单，通用性强，仅靠一个电动机便能驱动三个手指，抓取物体时具有形状自适应能力，手指可完全包络物体，可以通过最大接触力的闭环力反馈控制来实现无损采摘。

图5为肖英奎[4]等人所研究出的一种具有力感知的柔性果蔬采摘机器手，包括具有3个旋转关节自由度的采摘机械臂及具有力反馈功能的三指果蔬采摘末端执行器。

结 语：

综上所述，果蔬采摘的末端执行器形式多样，但是目标均是以不会伤害果蔬的前提下提高作业效率，简化机器手结构。但是各种机器手的设计所应用的对象比较单一，通用性不强。比较各种机器手的研究我们发现，以欠驱动原理为基础的多指机器手是比较理想的设计，也是未来值得进一步发展和研究的方向，相信会对我国智能农机发展产生积极的影响。

参考文献

[1]牟顺海，李少华.茶叶采摘机器手采摘剪刀設计及仿真.西南师范大学学报（自然科学版），2014，39（6）.

[2]付 舜，王 毅.类球果蔬采摘末端执行器设计及分析.湖南农业科学（HUNANAGRICULTURALSCIENCES），2017，3.

[3]金 波，林龙贤.果蔬采摘欠驱动机械手爪设计及其力控制.机械工程学报，2014，50（19）：1～8.

[4]肖英奎，李永强，谢 龙，付英达.新型具有力感知的柔性果蔬采摘机械手研究：农机化研究，2017（10）.

收稿日期：2018-6-20