【正文】 機(jī)械，中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化事業(yè)呈現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展態(tài)勢(shì)。另外，果農(nóng)可以少打矮壯素等農(nóng)藥，生產(chǎn)出更多的無(wú)公害果子，減少成本投入和對(duì)環(huán)境對(duì)水果的污染，游客可以品嘗到更新鮮衛(wèi)生的水果。目前，我國(guó)各地方政府為增強(qiáng)地方經(jīng)濟(jì)，正相繼開(kāi)發(fā)大量的旅游投資項(xiàng)目，紛紛舉辦各種賞果采摘節(jié)，如蘋(píng)果節(jié)、桃子節(jié)等，吸引了大量游客到果園采摘旅游，享受采摘水果，品嘗新鮮水果的樂(lè)趣。二是對(duì)果樹(shù)的損傷，即對(duì)樹(shù)的枝葉芽的破壞。由此可見(jiàn)完全依靠人力的采摘方式采摘速度慢、效率低、勞動(dòng)強(qiáng)度大，高枝水果采摘還具有一定的危險(xiǎn)性。高處作業(yè)的大部分是青壯年，一般都是家庭的主要?jiǎng)诹Α５菍?shí)際上果農(nóng)進(jìn)行高枝的水果采摘時(shí)并沒(méi)有按照國(guó)家規(guī)定，也未采取任何安全防護(hù)措施。在沒(méi)有可靠的防護(hù)設(shè)施時(shí)，高處作業(yè)必須系安全帶，否則不準(zhǔn)在高處作業(yè)。使用高凳時(shí)，單凳只準(zhǔn)站一個(gè)人，雙凳支開(kāi)后，兩凳間距不得超過(guò)3m。高枝水果有的已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于2m，已經(jīng)屬于高出作業(yè)范疇。對(duì)于高于兩米的喬木類(lèi)的果樹(shù)或比較高的枝條上的水果，采摘員要站在短梯或高凳上，將采摘的水果放入果籃或果筐中。水果的采摘期短，短期內(nèi)勞動(dòng)強(qiáng)度大，這種矛盾更突顯了山區(qū)丘陵果業(yè)采摘的難度大的問(wèn)題。水果的采摘期短，短期內(nèi)勞動(dòng)強(qiáng)度大，外出的壯勞動(dòng)力不可能及時(shí)回來(lái)。近年來(lái)，為轉(zhuǎn)移農(nóng)村勞動(dòng)力，統(tǒng)籌城鄉(xiāng)經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展，促進(jìn)農(nóng)民增收，山區(qū)丘陵地區(qū)普遍把勞務(wù)輸出作為發(fā)展地方經(jīng)濟(jì)、增加農(nóng)民收入的一項(xiàng)重要舉措。我國(guó)山區(qū)丘陵地區(qū)面積廣闊且大部分種植果樹(shù)，僅西部地區(qū)果園面積就達(dá)286萬(wàn)公頃，占全國(guó)31%，果品總產(chǎn)量為1837萬(wàn)噸。柑桔1345萬(wàn)噸(占世界柑桔總產(chǎn)量的l3%，居世界第三位，是全球柑桔產(chǎn)量增長(zhǎng)幅度最大的主產(chǎn)國(guó))。1引言我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，果樹(shù)業(yè)是農(nóng)業(yè)的重要組成部分，果樹(shù)產(chǎn)值在我國(guó)農(nóng)業(yè)(種植)中僅次于糧、菜居第三位。⑤增強(qiáng)機(jī)器人系統(tǒng)的通用性。③采摘機(jī)器人的行走機(jī)構(gòu)必須適應(yīng)田間的復(fù)雜環(huán)境。日后的水果采摘機(jī)器人的研究工作必須朝以下方向發(fā)展:①能夠準(zhǔn)確地識(shí)別和定位成熟果實(shí)，并且能引導(dǎo)末端執(zhí)行器準(zhǔn)確的接近目標(biāo)。另外，水果的生產(chǎn)業(yè)以個(gè)體經(jīng)營(yíng)為主，考慮到經(jīng)濟(jì)效益，采摘器的價(jià)格不能太高，否則會(huì)就很難普及。果蔬采摘機(jī)器人操作者是知識(shí)水平較低的普通農(nóng)民，不是具有機(jī)電知識(shí)的專(zhuān)門(mén)的技術(shù)人員。因此，在果蔬收獲中采用機(jī)器人作業(yè)，實(shí)現(xiàn)果蔬收獲的自動(dòng)化和智能化，是解決上述問(wèn)題的最好方式。浙江大學(xué)的應(yīng)義斌等人完成了水果自動(dòng)分級(jí)機(jī)器人的研究開(kāi)發(fā)。東北林業(yè)大學(xué)的陸懷民研制了林木球果采摘機(jī)器人，它主要由5個(gè)自由度機(jī)械手、行走機(jī)構(gòu)、液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和單片機(jī)控制系統(tǒng)組成。我國(guó)在農(nóng)業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域的研究始于20世紀(jì)90年代中期，相對(duì)于發(fā)達(dá)國(guó)家起步較晚，果蔬采摘機(jī)器人的研究還處于起步階段。我國(guó)的國(guó)家專(zhuān)利中有上百種的水果采摘器，包括機(jī)械式、電動(dòng)式、氣動(dòng)式的果品采摘器，其中有的實(shí)現(xiàn)單方向的水果采摘，有的可改變方向能實(shí)現(xiàn)全方位的水果采摘。日本近年來(lái)開(kāi)展了大量的收獲機(jī)器人研究項(xiàng)目，進(jìn)展很快，但還未能真正實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。法國(guó)是研究果蔬采摘機(jī)器人較早的國(guó)家之一，但由于技術(shù)、市場(chǎng)和價(jià)格等因素的影響，甜橙和蘋(píng)果采摘機(jī)器人已經(jīng)停產(chǎn)，采摘機(jī)器人的研究工作基本陷于停頓。從20世紀(jì)80年代中期開(kāi)始，隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，特別是工業(yè)機(jī)器人技術(shù)、計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)和人工智能技術(shù)的日益成熟，以日本為代表的西方發(fā)達(dá)國(guó)家，包括美國(guó)、英國(guó)、法國(guó)、荷蘭、以色列、西班牙等國(guó)家，都在水果采摘機(jī)器人方面做了大量的研究工作，涉及到的研究對(duì)象主要包括甜橙、蘋(píng)果、櫻桃、甜瓜、葡萄、草莓等，試驗(yàn)成功了多種具有人工智能的收獲采摘機(jī)器人。收獲作業(yè)的自動(dòng)化和機(jī)器人的研究始于20世紀(jì)60年代的美國(guó)，1968年美國(guó)學(xué)者Schertz和Brown首次提出應(yīng)用機(jī)器人技術(shù)進(jìn)行果蔬的收獲，當(dāng)時(shí)開(kāi)發(fā)的收獲機(jī)器人樣機(jī)幾乎都需要有人的參與，因此只能算是半自動(dòng)化的收獲機(jī)械。2004年11月1日頒布施行的《中華人民共和國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化促進(jìn)法》還明確規(guī)定國(guó)家采取措施鼓勵(lì)，扶持農(nóng)業(yè)機(jī)械化的發(fā)展，機(jī)械采摘取代手工作業(yè)是必然的發(fā)展趨勢(shì)。研究和開(kāi)發(fā)果蔬收獲的智能機(jī)器人技術(shù)對(duì)于解放勞動(dòng)力、提高勞動(dòng)生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本、保證新鮮果蔬品質(zhì)，以及滿足作物生長(zhǎng)的實(shí)時(shí)性要求等方面都有著重要的意義。高枝水果的采摘還帶有一定的危險(xiǎn)性。但是由于采摘作業(yè)環(huán)境和操作的復(fù)雜性，水果采摘的自動(dòng)化程度仍然很低，目前國(guó)內(nèi)水果的采摘作業(yè)基本上還是手工完成。采摘作業(yè)質(zhì)量的好壞直接影響到水果的儲(chǔ)存、加工和銷(xiāo)售，從而最終影響市場(chǎng)價(jià)格和經(jīng)濟(jì)效益。水果采摘 裝置 設(shè)計(jì)0文獻(xiàn)綜述在水果的生產(chǎn)作業(yè)中，收獲采摘是整個(gè)生產(chǎn)中最耗時(shí)最費(fèi)力的一個(gè)環(huán)節(jié)。水果收獲期間需投入的勞力約占整個(gè)種植過(guò)程的50%~70%。水果收獲具有很強(qiáng)的時(shí)效性，屬于典型的勞動(dòng)密集型的工作。在很多國(guó)家隨著人口的老齡化和農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力的減少，勞動(dòng)力不僅成本高，而且還越來(lái)越不容易得到，而人工收獲水果所需的成本在水果的整個(gè)生產(chǎn)成本中所占的比例竟高達(dá)33%~50%。因此實(shí)現(xiàn)水果收獲的的機(jī)械化變得越來(lái)越迫切，發(fā)展機(jī)械化的收獲技術(shù)，研究開(kāi)發(fā)水果采摘機(jī)器人具有重要的意義。采摘機(jī)器人是未來(lái)智能農(nóng)業(yè)機(jī)械化的發(fā)展方向，具有廣闊的應(yīng)用前景。水果的機(jī)械化收獲技術(shù)已有40余年的研究歷史。采用的收獲方式主要是機(jī)械震搖式和氣動(dòng)震搖式，其缺點(diǎn)是果實(shí)易損，效率不高，特別是無(wú)法進(jìn)行選擇性的收獲。應(yīng)用機(jī)器人技術(shù)進(jìn)行水果的自動(dòng)化收獲得到了快速的發(fā)展。美國(guó)在自動(dòng)化收獲機(jī)器人的研究方面沒(méi)有一個(gè)很清晰的戰(zhàn)略，研究工作也基本處于停頓狀態(tài)。荷蘭收獲機(jī)器人的研究工作走在很多國(guó)家的前面，但研究的果蔬種類(lèi)并不多。不過(guò)目前市場(chǎng)上商品化的采摘器品種還比較單一，且價(jià)格昂貴操作不便。目前我國(guó)不少院校、研究所都在進(jìn)行采摘機(jī)器人和智能農(nóng)業(yè)機(jī)械相關(guān)的研究。郭峰等運(yùn)用彩色圖像處理技術(shù)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論，開(kāi)發(fā)了草莓揀選機(jī)器人，采用氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)器將草莓推到不同的等級(jí)方向。雖然水果的機(jī)械化作業(yè)最早可以追溯到上個(gè)世紀(jì)60年代，但由于簡(jiǎn)單的機(jī)械收獲易造成果蔬損傷，因此在收獲柔軟新鮮的果蔬方面還存在很大的局限性而且果蔬收獲往往需要有選擇性地進(jìn)行，此外市場(chǎng)對(duì)果蔬的新鮮度也有很高的要求，這就要求果蔬的收獲要有很高的時(shí)效性。采摘水果的機(jī)器人有他自身的特點(diǎn):它們一般是在室外工作，作業(yè)環(huán)境較差，但是在精度上卻沒(méi)有工業(yè)機(jī)器人那樣要求高。因此要求果蔬采摘機(jī)器人操作技術(shù)不能太復(fù)雜，必須具有很高可靠性和操作簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。采摘機(jī)器人作為農(nóng)業(yè)機(jī)器人的重要應(yīng)用具有很大的發(fā)展?jié)摿?。②研制靈巧的、不傷果實(shí)的采摘機(jī)器人末端執(zhí)行器。④視覺(jué)系統(tǒng)要迅速識(shí)別定位果實(shí)，控制系統(tǒng)和機(jī)械手臂系統(tǒng)必須做到迅速摘取。相信在不久的將來(lái)，在不斷克服種種技術(shù)的阻礙后，水果采摘機(jī)器人會(huì)得到廣泛地應(yīng)用，水果的采摘將實(shí)現(xiàn)機(jī)械化。據(jù)農(nóng)業(yè)部統(tǒng)計(jì)，皆居世界第一，且人均占有量48kg以上。蘋(píng)果2110萬(wàn)噸(%)。以山城重慶柑橘種植為例，總產(chǎn)量突破100萬(wàn)噸，%。伴隨著勞務(wù)進(jìn)城的加快，大量壯勞動(dòng)力外出務(wù)工，留在家的主要是老、弱、病、殘、婦女和兒童。高枝水果的采摘對(duì)人員的體力有較高要求，一般直接參與采摘作業(yè)的應(yīng)是青壯年，手工采摘高枝水果還不能由一人完成。目前山地丘陵的水果采摘主要是使用采果剪手工采摘，手工采摘僅限于地域距地面低于兩米的灌木類(lèi)果樹(shù)，勞動(dòng)