2023年12月6日发(作者：藤浩然)
江苏农业学报(ＪｉａｎｇｓｕＪ.ｏｆＡｇｒ.Ｓｃｉ.)ꎬ２０２２ꎬ３８(６):１７０９￣１７１４ｈｔｔｐ://ｊｓｎ
ｙｘｂ.ｊａａｓ.ａｃ.ｃｎ１７０９陈光明ꎬ孔浩然ꎬ章永年ꎬ等.苹果机器人采摘存在的关键问题及对策[Ｊ].江苏农业学报ꎬ２０２２ꎬ３８(６):１７０９￣１７１４.ｄｏｉ:１０.３９６９/ｊ.ｉｓｓｎ.１０００￣４４４０.２０２２.０６.０３０苹果机器人采摘存在的关键问题及对策陈光明１ꎬ２ꎬ 孔浩然１ꎬ 章永年１ꎬ 李佩娟３业中心/创新创业学院ꎬ江苏南京２１１１６７)(１.南京农业大学工学院ꎬ江苏南京２１００３１ꎻ２.江苏省智能化农业装备重点实验室ꎬ江苏南京２１００３１ꎻ３.南京工程学院工 摘要: 中国果园面临收获装备亟缺、劳动力成本上升等问题ꎮ目前ꎬ苹果采摘机器人机械化、智能化水平的提高已经成为农业机械研究的主要方向之一ꎮ本文分类综述了国内外苹果采摘机器人的最新研究成果ꎬ对其信息收集处理系统、机械系统等的特点进行对比分析ꎮ此外ꎬ本文针对苹果采摘机器人关键系统面临的难点进行探讨ꎬ总结得出如下要点:工作环境复杂多变、目标果实识别定位困难、机械系统选型及设计困难等ꎮ最后ꎬ本文提出构建现代果园无人化收获成套技术体系与建立示范基地的展望ꎮ由此可见ꎬ研发一款适合本土商业化应用的苹果采摘机器人对当前苹果产业的发展有着至关重要的作用ꎮ关键词: 苹果ꎻ采摘机器人ꎻ柔性夹爪ꎻ移动底盘中图分类号: Ｓ２３２.５ 文献标识码: Ａ 文章编号: １０００￣４４４０(２０２２)０６￣１７０９￣０６ＫｅｙｐｒｏｂｌｅｍｓａｎｄｃｏｕｎｔｅｒｍｅａｓｕｒｅｓｏｆａｐｐｌｅｍａｃｈｉｎｅｐｉｃｋｉｎｇＣＨＥＮＧｕａｎｇ￣ｍｉｎｇ１ꎬ２ꎬ ＫＯＮＧＨａｏ￣ｒａｎ１ꎬ ＺＨＡＮＧＹｏｎｇ￣ｎｉａｎ１ꎬ ＬＩＰｅｉ￣ｊｕａｎ３(１.ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬＮａｎｊｉｎｇＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＮａｎｊｉｎｇ２１００３１ꎬＣｈｉｎａꎻ２.ＪｉａｎｇｓｕＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＩｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＥｑｕｉｐｍｅｎｔꎬＮａｎｊｉｎｇ２１００３１ꎬＣｈｉｎａꎻ３.ＩｎｄｕｓｔｒｉａｌＣｅｎｔｅｒꎬＳｃｈｏｏｌｏｆＩｎｎｏｖａｔｉｏｎａｎｄＥｎｔｒｅｐｒｅｎｅｕｒｓｈｉｐꎬＮａｎｊｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬＮａｎｊｉｎｇ２１１１６７ꎬＣｈｉｎａ) Ａｂｓｔｒａｃｔ: Ｃｈｉｎａｉｓｆａｃｅｄｗｉｔｈｐｒｏｂｌｅｍｓｓｕｃｈａｓｓｈｏｒｔａｇｅｏｆｅｑｕｉｐｍｅｎｔｆｏｒｏｒｃｈａｒｄｈａｒｖｅｓｔｉｎｇａｎｄｒｉｓｉｎｇｌａｂｏｒｃｏｓｔｓ.Ｔｈｅｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｏｆｍｅｃｈａｎｉｚａｔｉｏｎａｎｄｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅｌｅｖｅｌｏｆａｐｐｌｅｐｉｃｋｉｎｇｒｏｂｏｔｈａｓｂｅｃｏｍｅｏｎｅｏｆｔｈｅｍａｉｎｒｅｓｅａｒｃｈｄｉｒｅｃ￣ａｎｄｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｉｔｓｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎａｎｄｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｓｙｓｔｅｍａｎｄｍｅｃｈａｎｉｃａｌｓｙｓｔｅｍｗｅｒｅｃｏｍｐａｒｅｄａｎｄａｎａ￣ｗｏｒｋｉｎｇｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔꎬｄｉｆｆｉｃｕｌｔｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎａｎｄｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇｏｆｔａｒｇｅｔｆｒｕｉｔꎬｄｉｆｆｉｃｕｌｔｓｅｌｅｃｔｉｏｎａｎｄｄｅｓｉｇｎｏｆｍｅｃｈａｎｉｃａｌｓｙｓ￣ｔｅｍꎬｅｔｃ.Ｃｏｕｎｔｅｒｍｅａｓｕｒｅｓａｎｄｐｒｏｓｐｅｃｔｓｗｅｒｅｐｕｔｆｏｒｗａｒｄ:ｔｈｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｏｆｍｏｄｅｒｎｕｎｍａｎｎｅｄｏｒｃｈａｒｄｈａｒｖｅｓｔｔｅｃｈｎｏｌｏ￣ｐｌａｙｓａｖｉｔａｌｒｏｌｅｉｎｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｔｈｅｃｕｒｒｅｎｔａｐｐｌｅｉｎｄｕｓｔｒｙ.ｔｉｏｎｓｏｆａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌｍａｃｈｉｎｅｒｙ.Ｔｈｅｌａｔｅｓｔｒｅｓｅａｒｃｈａｃｈｉｅｖｅｍｅｎｔｓｏｆａｐｐｌｅｐｉｃｋｉｎｇｒｏｂｏｔａｔｈｏｍｅａｎｄａｂｒｏａｄｗｅｒｅｒｅｖｉｅｗｅｄꎬｌｙｚｅｄ.Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｄｉｓｃｕｓｓｅｄｔｈｅｄｉｆｆｉｃｕｌｔｉｅｓｆａｃｅｄｂｙｔｈｅｋｅｙｓｙｓｔｅｍｏｆａｐｐｌｅｐｉｃｋｉｎｇｒｏｂｏｔ:ｃｏｍｐｌｉｃａｔｅｄａｎｄｃｈａｎｇｅａｂｌｅｇｙｓｙｓｔｅｍａｎｄｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｉｏｎｂａｓｅ.Ｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆａｎａｐｐｌｅ￣ｐｉｃｋｉｎｇｒｏｂｏｔｓｕｉｔａｂｌｅｆｏｒｌｏｃａｌｃｏｍｍｅｒｃｉａｌａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓＫｅｙｗｏｒｄｓ: ａｐｐｌｅꎻｐｉｃｋｉｎｇｒｏｂｏｔꎻｆｌｅｘｉｂｌｅｇｒｉｐｐｅｒꎻｍｏｂｉｌｅｃｈａｓｓｉｓ 在世界各国推广农业机械化的历史进程中ꎬ大多数国家都认识到果蔬采收技术的机械化水平是阻收稿日期:２０２２￣０３￣２５基金项目:江苏省重点研发计划项目(ＢＥ２０２１０１６￣５)作者简介:陈光明(１９６７－)ꎬ男ꎬ江苏泰兴人ꎬ硕士ꎬ副教授ꎬ研究方向为农业采摘机器人、智能化农业装备ꎮ(Ｅ￣ｍａｉｌ)２５４３８６３７１４＠ｑｑ.ｃｏｍ碍农业机械化水平提高的主要障碍之一[１]ꎮ果蔬采收存在周期短、采收时期集中、工作强度高的问题ꎬ并且采收工作量占总工作量的比例大、劳动力短缺、人工成本高等问题较多[２￣３]ꎮ因此ꎬ降低采收工是提高中国农业现代化水平的内在必然要求[４]ꎮ作强度、提高果蔬采收效率和采收机械智能化水平ꎬ基于电动的苹果采摘机器人关键系统组成如图Copyright©博看网. All Rights Reserved. １７１０
江苏农业学报 ２０２２年第３８卷第６期１所示ꎮ一款适用于商业化要求的采摘机器人系统一般由信息采集系统、控制系统、机械系统、能源装置等组成ꎮ信息采集系统由各种传感器组成ꎬ包括相机、全球定位系统(ＧＰＳ)及各种类型的传感器ꎬ主要负责收集各种信息ꎬ并将其传递给控制系统ꎻ控制系统会对各种信息进行处理分析ꎬ进而控制机械系统进行整机和机械臂移动以及控制末端执行器进行采摘等动作ꎻ机械系统作为执行机构ꎬ完成控制系统指定的命令ꎮ本研究通过研究分析近年来国内外苹果采摘机器人的最新研究成果ꎬ对采摘机器人关键系统面临的难点进行分析ꎬ并提出相应对策ꎮ１:双目摄像头ꎻ２:柔性夹爪ꎻ３:协作机械臂ꎻ４:下果台ꎻ５:柔性夹爪控制箱ꎻ６:协作机械臂控制箱ꎻ７:显示器ꎻ８:工控机ꎻ９:电机驱动器ꎻ１０:全球定位系统(ＧＰＳ)天线ꎻ１１:电气箱ꎻ１２:履带式移动底盘ꎻ１３:锂电池系统ꎮ图１ 双臂式苹果采摘机器人示意图Ｆｉｇ.１ Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆｄｏｕｂｌｅ￣ａｒｍａｐｐｌｅｐｉｃｋｉｎｇｒｏｂｏｔ１ 国内外有关苹果采摘机器人的研究进展 美国在２０世纪４０－５０年代便实现了大田作物生产全过程的机械化ꎬ并开始进行水果生产机械化界范围内开始了苹果机械收获的研究ꎬ并取得了很多成果ꎬ日本、荷兰等国同样处于领先地位ꎮ然而目前国内大多数智能采摘机器人的研究仅处于设计和试验验证阶段ꎬ与大多数发达国家相比ꎬ中国农业采１.１ 国外苹果采摘机器人的研究现状摘机器人的智能化程度还有很大的发展空间[５￣６]ꎮ图２ 负压式苹果采摘机器人Ｆｉｇ.２ Ｐｉｃｋｉｎｇｒｏｂｏｔｏｆａｐｐｌｅｓｂａｓｅｄｏｎｎｅｇａｔｉｖｅｐｒｅｓｓｕｒｅ的研究ꎮ在２０世纪５０年代末ꎬ美国研究人员在世图２是美国一家创业公司于２０１６年开发的一款负压式苹果采摘机器人ꎬ它能通过其搭载的三维扫描雷达实现自动驾驶ꎬ通过人工智能技术实现基于视觉的苹果及其质量的实时探测ꎬ使用负压式末端执行器从果树上吸取苹果ꎬ从而降低果损率ꎬ并开发了机器人自动操作软件ꎬ单果采摘耗时２ｓꎮ然而ꎬ由于负压管道运动距离较短ꎬ因此很难从树冠内部摘取苹果ꎮ 为了解决上述机器人负压管道运动距离较短的机械系统进行了优化ꎬ其开发的气动式长冲程苹果采摘机器人如图３所示ꎮ采摘机构在云台模块的基础上增加了１个棱柱关节ꎬ以扩大机械手工作空间的深度ꎬ棱柱关节是１个行程长度为０
2023年12月6日发(作者：藤浩然)
江苏农业学报(ＪｉａｎｇｓｕＪ.ｏｆＡｇｒ.Ｓｃｉ.)ꎬ２０２２ꎬ３８(６):１７０９￣１７１４ｈｔｔｐ://ｊｓｎ
ｙｘｂ.ｊａａｓ.ａｃ.ｃｎ１７０９陈光明ꎬ孔浩然ꎬ章永年ꎬ等.苹果机器人采摘存在的关键问题及对策[Ｊ].江苏农业学报ꎬ２０２２ꎬ３８(６):１７０９￣１７１４.ｄｏｉ:１０.３９６９/ｊ.ｉｓｓｎ.１０００￣４４４０.２０２２.０６.０３０苹果机器人采摘存在的关键问题及对策陈光明１ꎬ２ꎬ 孔浩然１ꎬ 章永年１ꎬ 李佩娟３业中心/创新创业学院ꎬ江苏南京２１１１６７)(１.南京农业大学工学院ꎬ江苏南京２１００３１ꎻ２.江苏省智能化农业装备重点实验室ꎬ江苏南京２１００３１ꎻ３.南京工程学院工 摘要: 中国果园面临收获装备亟缺、劳动力成本上升等问题ꎮ目前ꎬ苹果采摘机器人机械化、智能化水平的提高已经成为农业机械研究的主要方向之一ꎮ本文分类综述了国内外苹果采摘机器人的最新研究成果ꎬ对其信息收集处理系统、机械系统等的特点进行对比分析ꎮ此外ꎬ本文针对苹果采摘机器人关键系统面临的难点进行探讨ꎬ总结得出如下要点:工作环境复杂多变、目标果实识别定位困难、机械系统选型及设计困难等ꎮ最后ꎬ本文提出构建现代果园无人化收获成套技术体系与建立示范基地的展望ꎮ由此可见ꎬ研发一款适合本土商业化应用的苹果采摘机器人对当前苹果产业的发展有着至关重要的作用ꎮ关键词: 苹果ꎻ采摘机器人ꎻ柔性夹爪ꎻ移动底盘中图分类号: Ｓ２３２.５ 文献标识码: Ａ 文章编号: １０００￣４４４０(２０２２)０６￣１７０９￣０６ＫｅｙｐｒｏｂｌｅｍｓａｎｄｃｏｕｎｔｅｒｍｅａｓｕｒｅｓｏｆａｐｐｌｅｍａｃｈｉｎｅｐｉｃｋｉｎｇＣＨＥＮＧｕａｎｇ￣ｍｉｎｇ１ꎬ２ꎬ ＫＯＮＧＨａｏ￣ｒａｎ１ꎬ ＺＨＡＮＧＹｏｎｇ￣ｎｉａｎ１ꎬ ＬＩＰｅｉ￣ｊｕａｎ３(１.ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬＮａｎｊｉｎｇＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＮａｎｊｉｎｇ２１００３１ꎬＣｈｉｎａꎻ２.ＪｉａｎｇｓｕＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＩｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＥｑｕｉｐｍｅｎｔꎬＮａｎｊｉｎｇ２１００３１ꎬＣｈｉｎａꎻ３.ＩｎｄｕｓｔｒｉａｌＣｅｎｔｅｒꎬＳｃｈｏｏｌｏｆＩｎｎｏｖａｔｉｏｎａｎｄＥｎｔｒｅｐｒｅｎｅｕｒｓｈｉｐꎬＮａｎｊｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬＮａｎｊｉｎｇ２１１１６７ꎬＣｈｉｎａ) Ａｂｓｔｒａｃｔ: Ｃｈｉｎａｉｓｆａｃｅｄｗｉｔｈｐｒｏｂｌｅｍｓｓｕｃｈａｓｓｈｏｒｔａｇｅｏｆｅｑｕｉｐｍｅｎｔｆｏｒｏｒｃｈａｒｄｈａｒｖｅｓｔｉｎｇａｎｄｒｉｓｉｎｇｌａｂｏｒｃｏｓｔｓ.Ｔｈｅｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｏｆｍｅｃｈａｎｉｚａｔｉｏｎａｎｄｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅｌｅｖｅｌｏｆａｐｐｌｅｐｉｃｋｉｎｇｒｏｂｏｔｈａｓｂｅｃｏｍｅｏｎｅｏｆｔｈｅｍａｉｎｒｅｓｅａｒｃｈｄｉｒｅｃ￣ａｎｄｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｉｔｓｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎａｎｄｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｓｙｓｔｅｍａｎｄｍｅｃｈａｎｉｃａｌｓｙｓｔｅｍｗｅｒｅｃｏｍｐａｒｅｄａｎｄａｎａ￣ｗｏｒｋｉｎｇｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔꎬｄｉｆｆｉｃｕｌｔｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎａｎｄｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇｏｆｔａｒｇｅｔｆｒｕｉｔꎬｄｉｆｆｉｃｕｌｔｓｅｌｅｃｔｉｏｎａｎｄｄｅｓｉｇｎｏｆｍｅｃｈａｎｉｃａｌｓｙｓ￣ｔｅｍꎬｅｔｃ.Ｃｏｕｎｔｅｒｍｅａｓｕｒｅｓａｎｄｐｒｏｓｐｅｃｔｓｗｅｒｅｐｕｔｆｏｒｗａｒｄ:ｔｈｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｏｆｍｏｄｅｒｎｕｎｍａｎｎｅｄｏｒｃｈａｒｄｈａｒｖｅｓｔｔｅｃｈｎｏｌｏ￣ｐｌａｙｓａｖｉｔａｌｒｏｌｅｉｎｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｔｈｅｃｕｒｒｅｎｔａｐｐｌｅｉｎｄｕｓｔｒｙ.ｔｉｏｎｓｏｆａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌｍａｃｈｉｎｅｒｙ.Ｔｈｅｌａｔｅｓｔｒｅｓｅａｒｃｈａｃｈｉｅｖｅｍｅｎｔｓｏｆａｐｐｌｅｐｉｃｋｉｎｇｒｏｂｏｔａｔｈｏｍｅａｎｄａｂｒｏａｄｗｅｒｅｒｅｖｉｅｗｅｄꎬｌｙｚｅｄ.Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｄｉｓｃｕｓｓｅｄｔｈｅｄｉｆｆｉｃｕｌｔｉｅｓｆａｃｅｄｂｙｔｈｅｋｅｙｓｙｓｔｅｍｏｆａｐｐｌｅｐｉｃｋｉｎｇｒｏｂｏｔ:ｃｏｍｐｌｉｃａｔｅｄａｎｄｃｈａｎｇｅａｂｌｅｇｙｓｙｓｔｅｍａｎｄｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｉｏｎｂａｓｅ.Ｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆａｎａｐｐｌｅ￣ｐｉｃｋｉｎｇｒｏｂｏｔｓｕｉｔａｂｌｅｆｏｒｌｏｃａｌｃｏｍｍｅｒｃｉａｌａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓＫｅｙｗｏｒｄｓ: ａｐｐｌｅꎻｐｉｃｋｉｎｇｒｏｂｏｔꎻｆｌｅｘｉｂｌｅｇｒｉｐｐｅｒꎻｍｏｂｉｌｅｃｈａｓｓｉｓ 在世界各国推广农业机械化的历史进程中ꎬ大多数国家都认识到果蔬采收技术的机械化水平是阻收稿日期:２０２２￣０３￣２５基金项目:江苏省重点研发计划项目(ＢＥ２０２１０１６￣５)作者简介:陈光明(１９６７－)ꎬ男ꎬ江苏泰兴人ꎬ硕士ꎬ副教授ꎬ研究方向为农业采摘机器人、智能化农业装备ꎮ(Ｅ￣ｍａｉｌ)２５４３８６３７１４＠ｑｑ.ｃｏｍ碍农业机械化水平提高的主要障碍之一[１]ꎮ果蔬采收存在周期短、采收时期集中、工作强度高的问题ꎬ并且采收工作量占总工作量的比例大、劳动力短缺、人工成本高等问题较多[２￣３]ꎮ因此ꎬ降低采收工是提高中国农业现代化水平的内在必然要求[４]ꎮ作强度、提高果蔬采收效率和采收机械智能化水平ꎬ基于电动的苹果采摘机器人关键系统组成如图Copyright©博看网. All Rights Reserved. １７１０
江苏农业学报 ２０２２年第３８卷第６期１所示ꎮ一款适用于商业化要求的采摘机器人系统一般由信息采集系统、控制系统、机械系统、能源装置等组成ꎮ信息采集系统由各种传感器组成ꎬ包括相机、全球定位系统(ＧＰＳ)及各种类型的传感器ꎬ主要负责收集各种信息ꎬ并将其传递给控制系统ꎻ控制系统会对各种信息进行处理分析ꎬ进而控制机械系统进行整机和机械臂移动以及控制末端执行器进行采摘等动作ꎻ机械系统作为执行机构ꎬ完成控制系统指定的命令ꎮ本研究通过研究分析近年来国内外苹果采摘机器人的最新研究成果ꎬ对采摘机器人关键系统面临的难点进行分析ꎬ并提出相应对策ꎮ１:双目摄像头ꎻ２:柔性夹爪ꎻ３:协作机械臂ꎻ４:下果台ꎻ５:柔性夹爪控制箱ꎻ６:协作机械臂控制箱ꎻ７:显示器ꎻ８:工控机ꎻ９:电机驱动器ꎻ１０:全球定位系统(ＧＰＳ)天线ꎻ１１:电气箱ꎻ１２:履带式移动底盘ꎻ１３:锂电池系统ꎮ图１ 双臂式苹果采摘机器人示意图Ｆｉｇ.１ Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆｄｏｕｂｌｅ￣ａｒｍａｐｐｌｅｐｉｃｋｉｎｇｒｏｂｏｔ１ 国内外有关苹果采摘机器人的研究进展 美国在２０世纪４０－５０年代便实现了大田作物生产全过程的机械化ꎬ并开始进行水果生产机械化界范围内开始了苹果机械收获的研究ꎬ并取得了很多成果ꎬ日本、荷兰等国同样处于领先地位ꎮ然而目前国内大多数智能采摘机器人的研究仅处于设计和试验验证阶段ꎬ与大多数发达国家相比ꎬ中国农业采１.１ 国外苹果采摘机器人的研究现状摘机器人的智能化程度还有很大的发展空间[５￣６]ꎮ图２ 负压式苹果采摘机器人Ｆｉｇ.２ Ｐｉｃｋｉｎｇｒｏｂｏｔｏｆａｐｐｌｅｓｂａｓｅｄｏｎｎｅｇａｔｉｖｅｐｒｅｓｓｕｒｅ的研究ꎮ在２０世纪５０年代末ꎬ美国研究人员在世图２是美国一家创业公司于２０１６年开发的一款负压式苹果采摘机器人ꎬ它能通过其搭载的三维扫描雷达实现自动驾驶ꎬ通过人工智能技术实现基于视觉的苹果及其质量的实时探测ꎬ使用负压式末端执行器从果树上吸取苹果ꎬ从而降低果损率ꎬ并开发了机器人自动操作软件ꎬ单果采摘耗时２ｓꎮ然而ꎬ由于负压管道运动距离较短ꎬ因此很难从树冠内部摘取苹果ꎮ 为了解决上述机器人负压管道运动距离较短的机械系统进行了优化ꎬ其开发的气动式长冲程苹果采摘机器人如图３所示ꎮ采摘机构在云台模块的基础上增加了１个棱柱关节ꎬ以扩大机械手工作空间的深度ꎬ棱柱关节是１个行程长度为０