國外採摘水果的機械裝置

① 削水果時，果汁常會流到手上有什麼發明創造的東西呢！

果汁機是用機械的方法將水果或蔬菜壓榨成果汁的機器。一般果汁機的分類有幾種，比較常見的兩種是家用果汁機和商用果汁機。
現有的商用果汁機在進行水果果汁榨汁時，需要人工將削皮去核後的水果放入到果汁機的內部，而人工拿取水果投放的方式效率比較低，工作強度大，且同時還存在安全衛生程度低的缺點。
為此，我們提出了一種用於果汁機的水果抓取機械手。

技術實現要素：
本發明的目的在於提供一種用於果汁機的水果抓取機械手，以解決上述背景技術中提出的問題。
為了實現上述目的，本發明採用了如下技術方案：
一種用於果汁機的水果抓取機械手，包括主體支架a和固定在主體支架a一側的主體支架b，所述主體支架a上設置有凹槽，所述凹槽的內側壁固定連接有呈u型設置的電機支架a，所述電機支架a上設置有電機a，所述電機支架a通過聯動機構連接有聯動齒輪a，所述聯動齒輪a通過轉軸a與凹槽的內底部連接，所述凹槽的內底部通過連接桿連接有固定板，所述固定板的一側通過轉軸b與凹槽的內底部連接，所述轉軸b的外側壁固定套接有固定動力齒輪，所述固定動力齒輪通過連接件連接有伸縮驅動齒輪，所述固定動力齒輪與伸縮驅動齒輪嚙合，所述連接件固定套接在轉軸b的外側壁上，且所述連接件通過轉軸c與伸縮驅動齒輪連接，所述連接件通過控制機構a與凹槽的內底部連接；
所述凹槽的內底部固定連接有呈u型設置的電機支架b，所述電機支架b上設置有電機b，所述電機b通過聯動機構連接有驅動齒輪b，所述驅動齒輪b通過轉軸d與凹槽的內底部連接，所述轉軸d的外側壁固定連接有聯動齒輪b，所述主體支架a和主體支架b之間設置有可轉動的翻斗貨板，所述翻斗貨板靠近主體支架a的一側固定連接有固定桿，所述固定桿的一端貫穿主體支架a並固定套接有扇形齒輪，所述扇形齒輪與聯動齒輪b嚙合，所述扇形齒輪通過控制機構b與凹槽的內底部連接。
優選地，所述聯動機構包括轉動連接在電機支架a內側壁和電機支架b內側壁的蝸桿，所述凹槽的內側壁通過轉軸e連接有蝸輪，所述蝸輪與蝸桿嚙合連接，所述轉軸e的外側壁固定套接有驅動齒輪a，所述驅動齒輪a分別與聯動齒輪a和驅動齒輪b嚙合連接。
優選地，所述控制機構a包括固定連接在連接件上的開關件a，所述凹槽的內底部設置有與開關件a對應的槽型光電開關a。
優選地，所述控制機構b包括固定連接在扇形齒輪上的開關件b，所述凹槽的內底部設置有與開關件b對應的槽型光電開關b和槽型光電開關c。
優選地，所述電機支架a位於電機支架b的上方。
優選地，所述主體支架a的外側壁設置有與凹槽對應的側板。
優選地，所述主體支架a通過中擋件與主體支架b連接，所述中擋件位於翻斗貨板的上方。
優選地，所述主體支架a的頂部通過蓋板與主體支架b的頂部連接。
與現有技術相比，本發明的有益效果是:
1、本發明中，該果汁機的水果抓取機械手，可實現二維平面任意抓取，使動力使用單一，儲存水果貨盤處不用動力輸出，降低機械故障，增加機械運動感；
2、本發明中，該果汁機的水果抓取機械手通過控制機構a和控制機構b對伸縮驅動齒輪以及翻斗貨板的運動軌跡進行自動控制，實現自動化控制對水果的抓取，自動化程度高，提高了對水果榨汁的效率，同時也提高了果汁的衛生程度。
附圖說明
圖1為本發明提出的一種用於果汁機的水果抓取機械手的結構示意圖；
圖2為本發明提出的一種用於果汁機的水果抓取機械手將抓取水果並倒出後的使用場景圖；
圖3為本發明提出的一種用於果汁機的水果抓取機械手的內部結構示意圖。
圖中：1、主體支架a；2、主體支架b；3、側板；4、中擋件；5、翻斗貨板；6、電機支架a；7、電機a；8、蝸桿；9、蝸輪；10、驅動齒輪a；11、聯動齒輪a；12、固定板；13、固定動力齒輪；14、伸縮驅動齒輪；15、連接件；16、槽型光電開關a；17、開關件a；18、電機支架b；19、電機b；20、驅動齒輪b；21、聯動齒輪b；22、扇形齒輪；23、開關件b；24、槽型光電開關b；25、槽型光電開關c；26、蓋板。
具體實施方式
下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。
參照圖1-圖3，本發明還提出了一種用於果汁機的水果抓取機械手，包括主體支架a1和固定在主體支架a1一側的主體支架b2，主體支架a1上設置有凹槽，凹槽的內側壁固定連接有呈u型設置的電機支架a6，電機支架a6上設置有電機a7，電機支架a6通過聯動機構連接有聯動齒輪a11，聯動齒輪a11通過轉軸a與凹槽的內底部連接，凹槽的內底部通過連接桿連接有固定板12，固定板12的一側通過轉軸b與凹槽的內底部連接，轉軸b的外側壁固定套接有固定動力齒輪13，固定動力齒輪13通過連接件15連接有伸縮驅動齒輪14，固定動力齒輪13與伸縮驅動齒輪14嚙合，連接件15固定套接在轉軸b的外側壁上，且連接件15通過轉軸c與伸縮驅動齒輪14連接，連接件15通過控制機構a與凹槽的內底部連接；
凹槽的內底部固定連接有呈u型設置的電機支架b18，電機支架b18上設置有電機b19，電機b19通過聯動機構連接有驅動齒輪b20，驅動齒輪b20通過轉軸d與凹槽的內底部連接，轉軸d的外側壁固定連接有聯動齒輪b21，主體支架a1和主體支架b2之間設置有可轉動的翻斗貨板5，翻斗貨板5靠近主體支架a1的一側固定連接有固定桿，固定桿的一端貫穿主體支架a1並固定套接有扇形齒輪22，扇形齒輪22與聯動齒輪b21嚙合，扇形齒輪22通過控制機構b與凹槽的內底部連接。
伸縮驅動齒輪14在使用時，安裝有波動片，當伸縮驅動齒輪14往復運動時，將去核削皮後的水果撥落到翻斗貨板5內，然後翻斗貨板5運動，將翻斗貨板5內的水果倒出，完成對水果的抓取。
本實施例中，進一步地，聯動機構包括轉動連接在電機支架a6內側壁和電機支架b18內側壁的蝸桿8，凹槽的內側壁通過轉軸e連接有蝸輪9，蝸輪9與蝸桿8嚙合連接，轉軸e的外側壁固定套接有驅動齒輪a10，驅動齒輪a10分別與聯動齒輪a11和驅動齒輪b20嚙合連接。聯動機構的作用是通過電機a7和電機b19帶動伸縮驅動齒輪14和翻斗貨板5往復運動。
本實施例中，進一步地，控制機構a包括固定連接在連接件15上的開關件a17，凹槽的內底部設置有與開關件a17對應的槽型光電開關a16。當開關件a17進入到槽型光電開關a16內，電機a7有順時針轉動改變為逆時針轉動，或者由逆時針轉動改變為順時針轉動，從而達到帶動伸縮驅動齒輪14往復運動。
本實施例中，進一步地，控制機構b包括固定連接在扇形齒輪22上的開關件b23，凹槽的內底部設置有與開關件b23對應的槽型光電開關b24和槽型光電開關c25。當開關件b23進入到槽型光電開關b24的內部，電機b19的轉動方向發生變化，開關件b23往槽型光電開關c25的方向運動，當開關件b23進入到槽型光電開關c25內，電機b19的轉動方向又發生變換，電機b19的轉動方向發生改變，從而帶動翻斗貨板5往復運動，將翻斗貨板5內的水果倒出，完成對水果的抓取。
本實施例中，進一步地，電機支架a6位於電機支架b18的上方。
本實施例中，進一步地，主體支架a1的外側壁設置有與凹槽對應的側板3。
本實施例中，進一步地，主體支架a1通過中擋件4與主體支架b2連接，中擋件4位於翻斗貨板5的上方。便於限制翻斗貨板5的運動范圍。
本實施例中，進一步地，主體支架a1的頂部通過蓋板26與主體支架b2的頂部連接。
本發明中，當需要對去核削皮後的水果進行抓取時，電機a7轉動帶動聯動齒輪a11轉動，聯動齒輪a11轉動帶動固定動力齒輪13轉動，由於固定動力齒輪13與伸縮驅動齒輪14嚙合，且固定動力齒輪13通過連接件15與伸縮驅動齒輪14連接，所以固定動力齒輪13轉動帶動帶動伸縮驅動齒輪14繞弧形運動軌跡的方式移動，同時伸縮驅動齒輪14轉動利用安裝在伸縮驅動齒輪14上的波動片將放置在水果貨盤上的水果撥動掉落進翻斗貨板5內。電機b19轉動帶動驅動齒輪b20轉動，驅動齒輪b20轉動通過聯動齒輪b21帶動扇形齒輪22轉動，由於扇形齒輪22通過固定桿固定在翻斗貨板5上，且翻斗貨板5分別轉動在主體支架a1和主體支架b2上，所以電機b19轉動帶動翻斗貨板5轉動，將翻斗貨板5內的水果倒出，即完成對水果的抓取。
本發明中，該果汁機的水果抓取機械手，可實現二維平面任意抓取，使動力使用單一，儲存水果貨盤處不用動力輸出，降低機械故障，增加機械運動感；
本發明中，該果汁機的水果抓取機械手通過控制機構a和控制機構b對伸縮驅動齒輪14以及翻斗貨板5的運動軌跡進行自動控制，實現自動化控制對水果的抓取，自動化程度高，提高了對水果榨汁的效率，同時也提高了果汁的衛生程度。
以上所述，僅為本發明較佳的具體實施方式，但本發明的保護范圍並不局限於此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，根據本發明的技術方案及其發明構思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。

② 如何利用TRIZ理論創新設計採摘執行器

針對採摘執行器在採摘過程中無法控制採摘壓力導致水果受損的問題，設計一種基於TRIZ的矛盾沖突理論和物場模型的採摘執行器。
研究目的與方法：
為提高果類在適宜採收期內的採摘效率，各種類型的水果輔助採摘機械應運而生，而這些採摘機械中的核心部件是末端執行器。末端執行器是水果採摘機械中完成水果抓取功能的組件，具體包括定位、抓取、採摘和復位等動作的執行，但市面上常用的簡易型採摘器所配置的末端執行器多是靠人力控制以實現功能，其自動化程度低，採摘耗時耗力。針對現有採摘執行器在採摘過程因無法控制水果採摘壓力導致水果易損傷的問題，應用TRIZ矛盾沖突理論和物場模型分析方法進行採摘執行器的創新設計。
通過TRIZ系統組件分析和功能模型進行問題分析，找出採摘執行器的有效功能和不足功能；運用TRIZ的技術沖突理論、物理沖突理論以及物場模型分析得出各種解決方案，經綜合比較，最終運用分割原理方案實現執行器的壓力可控且安裝簡易，運用空間分離原理實現執行器爪頭自動扭轉。新型的力度可控執行器在壓力感測器和電機的相互配合下實現水果的無損自動抓取和採摘。
研究結果與結論：
1、綜合應用TRIZ矛盾沖突理論和物場分析模型方法，設計了基於TRIZ理論的新型採摘執行器。新型採摘執行器主要由爪頭、爪座、感測器和電機等組成，且採摘壓力可控。從而實現水果的無損自動抓取和採摘，同時適用於不同果品採摘作業。
2、對採摘執行器進行了運動模擬和試驗驗證，進一步證明了採摘執行器的穩定性和可靠性。試驗結果表明採摘執行器的抓取壓力為2.5 N時採摘效果最佳且水果無擠壓損傷，在30 min的採摘試驗中，平均每個水果的採摘時間約為6 s，採摘成功率為93%。試驗表明，採摘執行器的採摘效率和成功率符合採摘創新設計要求，為後續採摘器的研究提供了理論參考依據。

③ 機器人搶農夫工作的時代終於來臨了

蔬果收成的時候，農夫放雙手玩手機讓機器人採摘的時代終於來臨啦！

草根影響力新視野(琪拉編譯)

利用機器採摘像是稻穀、大麥或是馬鈴薯已經行之有年，但是許多水果或青菜還是需要人工採摘，因為它們太脆弱，太容易受傷，或是機器難以分辨成熟與未成熟的蔬果。但隨著科技進步，以及機器學習的成功，利用照相機以及人工智慧，這些問題都將可以解決。

劍橋大學實驗室研發了一款名為Vegebot的人工智慧機器人，它可以精準判斷成熟的萵苣，省了農夫很多力氣。首先，機器人的照相機會先掃描萵苣，經由數千張萵苣照片中，機器已經學習到分辨何為成熟的萵苣，接著機器人的手將會精巧的採摘成熟萵苣，又不會傷害到它。原因是機器人有精巧的感應器，可以分辨精準位置，並且精確的將萵苣的莖切斷，將萵苣摘回。

目前Vegebot已經有91%的精準度，但是採摘的速度還是輸給人類，它需要花31秒的時間才能採摘一顆萵苣。

人類的糧食世界備受威脅，全球氣候變遷、人口暴增、農地銳減、天然資源缺乏，許多原因都迫使農業必須要創新以及更有效率。這也是科學家研發機器人的原因。根據BIS研究室的估計，農業上使用無人機以及機器人的需要，將會在2028年提升到230億美元的需求。因為機器人更有效率、更精準，並且也能解決人力短缺的問題。根據世界銀行的統計，全世界從事農業的人口已經從1991年的43%銳減到2018年的28%了。

另外，機器人也可以讓糧食的供給更均衡，不會斷絕，也減少農地使用水、燃料、殺蟲劑，也減少更多的浪費。原因是，過去僅靠人力採摘蔬果時，因為能力有限，許多蔬果成熟到沒人可以採摘，最後爛掉、浪費掉。但是機器人可以精準的在農地里只採摘成熟的蔬果，然後按時間工作，反復採摘不同時間內成熟的水果。

比利時的新創公司Octinion就研發了這種可以採摘草莓的人工智慧機器人。Octinion的執行長湯姆柯恩說:[機器人可以幫助市場從供給推動面，到需求推動面。大大減少食物浪費，也減少糧食成本增加。]

但是，要製造專為農地工作的機器人挑戰不小，首先就是它們必須要能抵擋惡劣的天氣，無論晴雨、下雪、晴天、低溫、高溫，都能順利工作。不過，人類研究機器人已經好幾百年了，過去的不可能都逐漸變為可能，想必在不久的將來，利用機器人採摘全部蔬果，也是可預期之事。

④ 採摘水果機器人的介紹

在日本，農業勞動力老齡化和農業勞動力不足的問題十分突出，為了解專決這一問題，屬日本開發除了一系列不同用途的農業機器人，這其中就包括採摘水果的機器人。這種機器人有他自身的特點：它們一般是在室外工作，作業環境較差，但是在精度上卻沒有工業機器人那樣要求高；這種機器人的使用者不是專門的技術人員，而是普通的農民，所以技術不能太復雜，而且價格也不能太高。這里就以一種西瓜收獲機器人為例來介紹。

⑤ 從智能化採摘到智能裝箱，全自動水果採摘機器人有多牛

這種全自動水果採摘機器人真的是太厲害了，速度是非常快的，而且效率也是很高的，能夠極大的減少勞動力。

⑥ 現代農業用到的機械種類，具體名稱，用途，有圖片更好！！

糧食加工機械 按工藝流程分為兩大類：一類用於將稻穀、高粱、粟和黍等原糧脫殼去皮，碾製成成品米。例如稻穀原糧先經各種除雜清理設備清除各種雜質後，進入礱谷機並分離稻殼。排出的谷糙混合物進入谷糙分離篩。分離篩利用稻穀和糙米在粒度、密度和表面特性等方面的差異，將未脫殼的稻穀分離出來並送回礱谷機。糙米則進入碾米機碾製成白米，然後經成品分級篩除去糠粞和碎米，即得成品白米。另一類用於將小麥、玉米、大麥、蕎麥和莜麥等原糧去掉皮層和胚芽，研磨成成品粉。例如小麥原糧經各種除雜清理設備清除各種雜質和沾附在麥粒表面的泥土、灰塵後，進入磨粉機研磨成粉，並經一組平篩篩理提取成品麵粉。中間物料再進入另一台磨粉機研磨，如此反復提取麵粉，最後經刷麩機將麩皮排出。
油料加工機械 制油工藝主要分壓榨法、浸出法等。不同的制油工藝採用不同的機械設備，但制油原料都先經油料清理機械清除雜質，並用各種類型的油料剝殼機剝去外殼並使殼仁分離，然後用軋胚機壓製成胚料。用浸出法時，將胚料浸在溶劑（己烷或輕汽油）中把油浸出，經過濾、蒸發和汽提等設備使油與溶劑分離，溶劑回收後可反復使用;用壓榨法時,將胚料放在蒸炒鍋內炒熟後，送入螺旋榨油機或液壓榨油機內擠壓出油。浸出或榨出的毛油再由各種精煉設備過濾、水化、鹼煉、酸煉、脫色和脫臭等煉製成精油或成品油。

畜牧業機械

在放牧和舍養禽、畜飼養業生產過程中使用的各種機械設備。
草場維護和改良機械 包括殺滅草場鼠類用的毒餌撒播機、改良草場以提高牧草產量的鬆土補播機和草場噴灌設備等。
放牧場管理設備 包括電牧欄及其架設機械、流動防疫車和葯淋設備等。①電牧欄：將電脈沖發生器產生的高壓脈沖電流通入電籬，使牲畜在觸到電籬時受到非致命的電擊，從而使其在電籬所圍成的電牧欄內活動、採食。裝設太陽能或風力發電機，可為電牧欄提供方便而廉價的電源。②流動防疫車：一種越野性能好的專用汽車，車內裝有防疫和獸醫用的化驗、消毒、治療設備和內燃發電機組等，可運載數個防疫或獸醫人員及時趕赴疫區。③葯淋設備：主要用於防治放牧羊群的疥癬和體表寄生蟲。
牧草和青飼料收獲機械 在田間收取牧草並形成散草、草捆、草垛和草塊等的機械，主要包括割草或割草調制機、摟草機、撿拾壓捆機、集草堆垛機械、牧草裝運機械和青飼料收獲機等。割草機有往復式和旋轉式兩種類型。70年代開始發展的旋轉式割草機與傳統的往復式相比，具有切割和前進速度高、工作平穩、對牧草適應性強的優點，適用於高產草場，但切割不夠整齊，重割較多，能耗較大。在割草機上加裝壓輥即成為割草調制機，可將割下的鮮牧草莖稈壓扁擠裂，以加速乾燥過程。摟草機有橫向和側向兩類，用於將割倒散鋪在地面的牧草摟集成不同形式的草條。撿拾壓捆機用以從地面拾起成條的乾草，並將其壓縮成矩形或圓形斷面的緊密草捆，以便於運輸和儲存。青飼料收獲機有甩刀式和通用型兩類。前者用高速旋轉的甩刀式切碎器把青飼作物砍斷、切碎並拋送到掛車中，主要用於收獲低矮青飼作物。後者備有全幅切割收割台、對行收割台和撿拾裝置3種附件，因而可收獲各種青飼作物。
飼料加工機械 主要包括：加工各種粗、精飼料的飼料粉碎機、鋤草機和青飼料切碎機；配製混合飼料的飼料混合機；將粉狀飼料製成顆粒狀的飼料壓粒機；處理秸稈飼料的莖稈調制機；用於加工薯類、瓜菜等多汁飼料的洗滌機、切片機、刨絲機、打漿機、菜泥機和飼粒蒸煮器等。
舍養禽、畜飼養管理機械 主要包括：禽畜舍的通風換氣、溫度控制和照明等環境控制設備；禽畜喂飼和飲水設備;禽畜防疫設備;除糞和糞便處理設備，以及禽蛋收集和擠奶設備等。現代化的蛋雞舍包括從孵化育雛到雞蛋裝箱的成套機械化、自動化設備，在與外界隔絕的條件下，可按要求自動控制舍內環境。按不同雞齡和產蛋雞的需要定量喂飼全價配合飼料，並裝設自動飲水器和定期除糞設備。雞蛋則通過集蛋系統自動收集，經清洗、分級後裝箱待運。

作物收獲機械

作物收獲機械包括用於收取各種農作物或農產品的各種機械。不同農作物的收獲方式和所用的機械都不相同。有的機器只進行單項收獲工序，如稻、麥、玉米和甘庶等帶穗莖稈的切割；薯類、甜菜和花生等地下部分的挖掘;棉花、茶葉和水果等的採摘;亞麻、黃麻等莖稈的拔取等。有的收獲機械則可一次進行全部或多項收獲工序，稱為聯合收獲機。例如穀物聯合收獲機可進行莖桿切割、谷穗脫粒、秸稈分離和穀粒清選等項作業；馬鈴薯聯合收獲機可進行挖掘、分離泥土和薯塊收集作業。（見彩圖）

穀物聯合收獲機 由收割台、輸送裝置、脫粒裝置、分離裝置、清選裝置、糧箱和傳動裝置等組成。按作物的喂入方式有全喂入式和半喂入式兩種。歐美各國都使用全喂入式穀物聯合收獲機（圖6），主要用於收獲小麥和其他麥類作物，經部分改裝和調整後也能用於收獲玉米、豆類、水稻和向日葵等。作業時，收割台前端的往復式切割器在撥禾輪的配合下,將帶穗禾稈割倒在收割台上,經收割台輸送裝置和中間輸送裝置送入脫粒裝置，在通過脫粒滾筒與凹板之間的間隙時受搓擦和打擊作用而脫粒。大部分穀粒穿過凹板篩孔後進入清選裝置，少量穀粒夾帶在凹板上的脫出物中被拋送到分離裝置，在鏈式分離裝置的上下、前後往復抖動下穀粒被分離出來進入清選裝置，莖稿等大雜物則被向後輸送而拋出機外。進入清選裝置的穀粒經風扇和篩子將細小的雜質清除，干凈的穀粒被送入糧箱。糧箱裝滿後,啟動卸糧輸送器,將穀粒卸入運糧車內。70年代中、後期，在北美相繼出現多種類型的軸流滾筒式全喂入穀物聯合收獲機，它將脫粒裝置與分離裝置結合為一體，從而免除龐大的鏈式分離裝置，縮短整機長度。在中國南方和日本先後發展了以收獲水稻為主的半喂入式穀物聯合收獲機。作業時，割下的水稻禾稈在夾持輸送過程中僅穗頭部分進入脫粒裝置，脫粒後的秸稈比較完整，便於綜合利用。混雜在穀粒中的碎秸量少，一般可不設單獨的分離裝置，因而與全喂入式相比，結構簡單而功率消耗較小。

采棉機 它用旋轉的帶齒摘錠，將綻開棉桃中的帶籽纖維抓帶出來並靠氣流送入棉箱。采棉機有兩種主要類型：在美國使用水平摘錠式采棉機,其採摘率較高,但結構復雜、製造精度要求和成本高；在蘇聯大多使用垂直摘錠式采棉機，其結構較簡單、成本較低，但採摘率較低、落地棉較多、對棉株損傷較大。
機采籽棉的含雜率高，質量等級較手摘籽棉顯著降低。機采籽棉需要配備成套的清棉設備，採摘的棉花在軋花前後進行反復清理後才能用作紡織原料。 農業運輸機械

農業運輸機械用於運輸各種農副產品、農業生產資料、建築材料和農村生活資料,包括各種農用運輸車、由汽車或拖拉機牽引的掛車和半掛車、畜力膠輪大車、膠輪手推車以及農船等。
拖拉機牽引的掛車和半掛車與汽車牽引的掛車和半掛車類似，但掛接點位置較低，車廂形式多種多樣，以適應運輸不同農業物料的需要，如散裝穀物和飼料掛車；牧草和青飼料掛車；草捆運輸車；甘蔗運輸車；鮮活禽畜運輸車；廄肥、化肥和液肥運輸車；農機具運輸車等。半掛車的部分重量通過牽引桿壓在拖拉機的牽引裝置上，使拖拉機驅動輪增重，以利於發揮拖拉機的牽引力。

⑦ 高大果樹水果採摘裝置的意義

減少採摘的危險性。以輔助密集、高枝水果的採摘。可以降低勞動強度，提升採摘效率，減小採摘時高空作業的危險性，因此研究開發輔助人工水果採摘機械裝置具有重要意義。水果採摘裝置，屬於水果採摘領域。水果採摘裝置包括採摘單元、輸送管及收集單元。採摘單元包括採摘桿及設置於採摘桿頂部的刀具。

⑧ 八種國際頂尖農業機器人一探未來農業

隨著 科技 的不斷發展，機器人、人工智慧、AI、大數據、元宇宙這些高 科技 技術和概念的出現，為人們帶來對未來的憧憬和嚮往。在高速發展的 科技 時代，未來的農業會如何？

本期，壹度創意我與你一起了解全球頂尖農業機器人及其在農業各個階段的應用，去一同探究未來農業所帶來的變革。

眾所周知，春播夏長秋收冬藏，這是自然作物的生長規律。農作物除了遵循自然規律之外，還與其所處的地域及氣候等因素相關。但無論哪些因素的影響，農作物都會遵循其內在生長規律。正如農民耕種所遵循的流程化作業一樣，如犁地、播種、澆水施肥、鋤草、滅蟲、灌溉、收獲幾個步驟是必不可少。

通常，農民在種地之前一般選取一塊肥沃的土地，進行犁地，將土塊拍碎，越碎越好，然後播下種子並用土覆蓋，之後施肥為保證土壤濕潤要進行澆灌，後期要進行打除草劑等，如果氣候乾燥還要及時灌溉，最後進行收割。在農業發展的歷程中，我們最初依賴於農民的勤耕日作，但隨著農業機械化及農業機器人的出現，農業的生產方式發生了很大的變化。

01 · 犁地機器人

一款芬特公司研發播種機器人採用了swarm定向播種技術，這些機器人以一種完全自主、高效且高精度的協作方式，來進行犁地和播種的工作，極大地改善了農耕時節農民從人工推犁耙到牛車拉犁耙，再到驅農用車犁地的勞動方式。

02 · 育苗機器人

育苗大部分時間只是把盆栽作物移來移去，這是一項非常單調枯燥的工作，浪費人力、效率不高。來自波士頓的育苗機器人解決了這個問題。這個育苗小管家主要由滾動輪胎、抓手和托盤組成。工作人員只要實現在觸摸屏上設定地點參數，機器人就能感應盆栽，並自動把它們移動到目的地點。不過，它們的工作的確是最單調的。

03 · 種植機器人

播種的時節到了，在鄉村地頭我們依舊可以看到，農民拿著鐵鍬一鐵鍬挖個坑把種植播下去的場景，也可能會看到一個農民開著類似拖拉機一樣的農業機械完成種植作業。這不免讓我們感慨，農民那麼辛苦的工作，但得到的回報卻極其微薄。農業機械化的發展減輕了農民的勞動負擔，提高了農業產量，促使農業發展向前邁進了一大步。

而國外一款名為Prospero的自動微型種植機器人在減輕勞動力及提高農業產量方面有著更為突出的貢獻。它採取團隊協作的方式，結合博弈論理論來逐株做出種植決策。機器人的頂部裝有旋轉雙超聲波感應器以來感知障礙物來避開潛在的風險，機器人下方感測器可以獲取更精準的數據，來決定植物種植的最佳間距和深度。如果在它所停留之處未發現種植，Prospero可以挖個洞，放一粒種子，並用土壤將其覆蓋。

此外，一位法國發明家發明了專用於葡萄種植園的機器人，並把它命名為「瓦也」（Wall-Ye）。它幾乎能代替種植園工人的所有工作：修剪藤蔓、剪除嫩芽、監測土壤和藤蔓的 健康 狀況。除此之外，瓦也比目前已有的種植園機器人多出一種功能，那就是安全系統。瓦也只能在有程序設定好的種植園工作，危險情況下還能啟動自我毀滅程序。只在設定好的范圍內工作，危險情況下寧願啟動自我毀滅程序也不「反叛」，頗有科幻片主角瓦力的感覺，瓦也可算是最忠誠的機器人了。

04 · 灌溉機器人

為了使農作物更好地生長，澆水、施肥、除草是培育農作物的過程中必不可少的過程。國外一款名為Grower被稱為「草坪或農田中的灌溉英雄」。Grower可以自行慢游，利用感測器檢測農田的乾燥度來智能地灌溉。有些地比較濕潤，不需要澆那麼多水，有些土地比較乾燥，需要澆大量的水，這樣既為農作物提供了一個均衡的環境，還有效地節約了水資源。

05 · 蜜蜂機器人

植物開花授粉，才能醞釀果實。一到夏天，我們就能看到忙碌的蜜蜂身影。但如果你種植的植物是大棚，且在蜜蜂冬眠時開花，授粉就成為一個難題。

哈佛工程師發明了一種形似蜜蜂的小型飛行機器人，它可以自動傳授花粉、進行災後搜查和救助工作，是一款功能多樣的農用機器人。英國科學家的野心更大，他們希望能發明出一款模擬真實蜜蜂大腦的機器蜂，它能基本完成蜜蜂的所有工作。這種功能強大的小「飛行員」，是不是很有科幻片的感覺？

06 · 農作物監測機器人

德國科學家研發出一款名叫BoniRob的農業機器人，它裝了高精度的衛星導航，能將自己的位置精確在2厘米以內。它的外形很像一款四輪越野車，利用光譜成像儀來區分出綠色作物和褐色土壤，並記下每一株作物的位置，在生長季中一次次返回原地觀察它們的生長。有著越野車的外形，卻做著人工智慧的活，難道不是很炫酷嗎？

這「只」機器人就像一個倉鼠球，沒有輪子也沒有腿腳，移動起來就像一隻倉鼠在球里跑。它利用GPS和WI-FI技術監測農作物數據，包括土壤組成、溫濕度和植被 健康 狀況，並報告給農民。「滾跑」過程中，它還能幫助撫平土壤，而且不會對農作物造成傷害。假如這只小球不小心掉入陷阱或被人抓了，農民可以遠程操控它運作。跑起來就像是倉鼠在籠子嬉戲，再加上它圓滾滾的外表，最萌的農業機器人不是它還能是誰？

在澳大利亞杏仁農場上工作的機器人，可以巡邏果園並收集數據

「瓢蟲」智能農業機器人，雖然不能消滅害蟲，但它可以移動偵察農場，測繪，分類以及監測多種作物之間的問題。

07 · 採摘機器人

收獲季節，大量農作物成熟，通常，在鄉村田間會看到家家戶戶都開始在田間收獲果實。有些果實如果不及時收割，就會落果腐敗。這也是一個勞動力密集型作業。

Frontier IP推出了一款樹莓採摘機器人，樹莓比任何其他水果都嬌嫩柔軟，生長在樹葉和漿果分布復雜的灌木叢中。

當然，還有很多機器人公司根據不同作物果實特徵，研發了各種水果採摘、農作物收割機器人，極大地減輕農民勞作負擔及勞作時間成本。

08 · 牧羊機器人

大草原上，你會時常看到牧羊人趕著牛羊群的身影。羊群非常依賴牧羊人的飼養和保護，或由牧羊人的帶領下尋找新的草場覓食。澳大利亞科學家發明了一種功能類似牧羊犬的機器人來取代牧羊人，能在農場上代替人或牧羊犬趕羊。它使用2D和3D感應器，內置了全球定位系統，能夠根據羊群的移動速度來趕著它們走。

本期，關於頂尖的農業機器人就分享到這里。在這個 科技 與信息的時代，壹度創意認為：

我們要立足當下農民切實問題，如勞動力缺失、生產效率低等問題，也要抬頭看未來，尤其當下哪些技術可以切實地幫助農民解決問題，提升農業的生產率。農業機器人的出現從根本上解決了當下農業發展過程中受人力及生產效率制約的問題。

雖然很多技術還只是研發階段，但我們堅信，未來農業將會更加智能、便捷，為千百年來被縛於土地之上農民減輕負擔，促進農業增產、提效、提質，在鄉村振興與發展領域，真正發揮其貢獻。

延伸閱讀

⑨ 農業機器人來了！

農業發達國家，機器人似乎已經開始成為智能時代的一種新風尚，在世界各地，有不少農場都投入使用了效率比農場工人高得多的機器人。

農業機器人是一種機器，是機器人在農業生產中的運用，是一種可由不同程序軟體控制，以適應各種作業,能感覺並適應作物種類或環境變化，有檢測(如視覺等)和演算等人工智慧的新一代無人自動操作機械。

一、發展

農業機器人出現後，發展很快，許多國家在農業機器人的研製和發展，出現了多種類型農業機器人。目前日本居於世界各國之首。在進入21世紀以後，新型多功能農業機器人得到日益廣泛地應用，智能化機器人也會在廣闊的田野上越來越多地代替手工完成各種農活，第二次農業革命將深入發展。。區別於工業機器人，是一種新型多功能農業機械。農業機器人的廣泛應用，改變了傳統的農業勞動方式降低了農民的勞動力，促進了現代農業的發展。

二、分類

1、施肥機器人

美國明尼蘇迭州一家農業機械公司的研究人員推出的機器人別具一格，它會從不同土壤的實際情況出發，適量施肥。它的准確計算合理地減少了施肥的總量，降低了農業成本。由於施肥科學，使地下水質得以改善。

2、大田除草機器人

德國農業專家採用計算機、全球定位系統(GPS)和靈巧的多用途拖拉機綜合技術，研製出可准確施用除草劑除草的機器人。首先，由農業工人領著機器人在田間行走。在到達雜草多的地塊時，它身上的GPS接收器便會顯示出確定雜草位置的坐標定點陣圖。農業工人先將這些信息當場按順序輸入攜帶型計算機，返回場部後再把上述信息數據資料輸到拖拉機上的一台計算機里。當他們日後駕駛拖拉機進入田問耕作時，除草機器人便會嚴密監視行程位置。如果來到雜草區，它的機載桿式噴霧器相應部分立即啟動，讓化學除草劑准確地噴撒到所需地點。

3、菜田除草機器人

英國 科技 人員開發的菜田除草機器人所使用的是一部攝像機和一台識別野草、蔬菜和土壤圖像的計算機組合裝置，利用攝像機掃描和計算機圖像分析，層層推進除草作業。它可以全天候連續作業，除草時對土壤無侵蝕破壞。科學家還准備在此基礎上，研究與之配套的除草機械來代替除草劑。收割機器人美國新荷蘭農業機械公司投資250萬美元研製一種多用途的自動化聯合收割機器人，著名的機器人專家雷德·惠特克主持設計工作，他曾經成功地製造出能夠用於監測地面扭曲、預報地震和探測火山噴發活動徵兆的太空梭專用機器人。惠特克開發的全自動聯合收割機器人很適合在美國一些專屬農墾區的大片規劃整齊的農田裡收割莊稼，其中的一些高產田的產量是一般農田的十幾倍。

4、採摘柑桔機器人

西班牙 科技 人員發明的這種機器人由一台裝有計算機的拖拉機、一套光學視覺系統和一個機械手組成，能夠從桔子的大小、形狀和顏色判斷出是否成熟，決定可不可以採摘。它工作的速度極快，每分鍾摘柑桔60個而靠手工只能摘8個左右。另外，採摘柑桔機器人通過裝有視頻器的機械手，能對摘下來的柑桔按大小馬上進行分類。

5、採摘蘑菇機器人

英國是世界上盛產蘑菇的國家，蘑菇種植業已成為排名第二的園藝作物。據統計，人工每年的蘑菇採摘量為11萬噸，盈利十分可觀。為了提高採摘速度，使人逐步擺脫這一繁重的農活，英國西爾索農機研究所研製出採摘蘑菇機器人。它裝有攝像機和視覺圖像分析軟體，用來鑒別所採摘蘑菇的數量及屬於哪個等級，從而決定運作程序。採摘蘑菇機器人在機上的一架紅外線測距儀測定出田問蘑菇的高度之後，真空吸柄就會自動地伸向採摘部位，根據需要彎曲和扭轉，將採摘的蘑菇及時投入到緊跟其後的運輸機中。它每分鍾可採摘40個蘑菇，速度是人工的兩倍。

6、分檢果實機器人

在農業生產中，將各種果實分檢歸類是一項必不可少的農活，往往需要投入大量的勞動力。英國西爾索農機研究所的研究人員開發出一種結構堅固耐用、操作簡便的果實分檢機器人，從而使果實的分檢實現了自動化。它採用光電圖像辨別和提升分檢機械組合裝置，可以在潮濕和泥濘的環境里幹活，它能把大個西紅柿和小粒櫻桃加以區別，然後分檢裝運，也能將不同大小的土豆分類，並且不會擦傷果實的外皮。

7、番茄收獲機器人

日本番茄收獲機器人針對成熟番茄果實表現為紅色這一特點, 用彩色CCD攝像頭作為視覺感測器, 基於RGB分量區分水果和莖葉。

8、採摘草莓機器人

日本國家農業和食品研究發明了一個能夠採摘草莓的機器人。該機器人裝有一組攝像頭，能夠精確捕捉草莓的位置，還有配套軟體能根據草莓的紅色程度來確保機器人採摘的是成熟的草莓。雖然此機器人目前只能採摘草莓，但可以通過修改程序來使機器人採摘其它水果，如葡萄、番茄等。機器人采一個草莓的時間是9秒，如果大范圍使用並能保持採摘效率，可以節省農民40%的採摘時間。

三、為什麼會出現農業機器人

在美國、日本等國家，農業人開口很少，隨著農業的規模化、多樣化、精確化，勞動力不足的現象越來越明顯。而現實中許多作業項目都是勞動力密集型的工作，再加上時令要求，勞動力短缺嚴重。為了解決這一現象問題，農業機器人應運而生。

四、農業機器人的特點

◆ （1）農業機器人作業對象的嬌嫩性

生物具有軟弱易傷的特性，必須細心輕柔地對待和處理。且其種類繁多，形狀復雜，在三維空間里的生長發育程度不一，相互差異很大。

◆ （2）農業機器人的作業環境的非結構性

由於農業作物隨著時間和空間的不同而變化，機器人的工作環境是變化的、未知的，是開放性的環境。作物生長環境除受園地、傾斜度等地形條件的約束外，還直接受季節、大氣和時間等自然條件的影響。這就要求生物農業機器人不僅要具有與生物體柔性相對應的處理能力，而且還要能夠順應變化無常的自然環境。要求農業機器人在視覺、知識推理和判斷力等方面具有相當的智能。

◆（3）農業機器人作業動作的復雜性

農業機器人一般是作業、移動同時進行，農業領域的行走不是連接出發點和終點的最短距離，而是具有狹窄的范圍，較長的距離及遍及整個田間表面等特點。



◆ （4）農業機器人的使用者

農業機器人的使用者是農民，不是具有機械電子知識的工程師，因此要求農業機器人必須具有高可靠性和操作簡單的特點。

（5）農業機器人的價格特性

工業機器人所需要大量投資由工廠或工業集團支付，而農業機器人以個體經營為主，如果不是低價格，就很難普及。

在農業生產中使用機器人有很多好處：可以提高勞動生產率；解決勞動力不足的問題；改善農業生產者的安全、衛生環境；提高作業質量等。

五、農業收獲機器人的發展現狀

農業機器人出現之後，發展很快，許多國家在農業機器人的研製和發展，出現了多重類型的農業機器人。現如今，新型多功能農業機器人得到日益廣泛的應用，智能化機器人也會在廣闊的田野上越來越多地代替人工完成各種農活。

◆ 1.國外農機現狀

目前，各農業發達國家果蔬收獲機器人的研究已經取得了很大的進展，但離實用化和商品化還有很長一段距離。法國是最早研究水果收獲機器人的國家之一。日本近年來在收獲機器人研究方面進展很快，但還沒能真正實現商業化。荷蘭收獲機器人的研究工作也走在很多國家的前面，但研究的果蔬種類並不多。



目前收獲機器人還未得到真正應用的原因主要是：

1) 果實的識別率和採摘率不高,損傷率較大；

2) 果實的平均採摘周期較長；

3) 收獲機器人的製造成本較高。

◆ 2.國內農機現狀

我國是一個發展中的農業大國，農業問題始終是關繫到我國經濟 社會 發展的根本問題。

但是我國的農業機器人在精度、效率和穩定度方面和國外還有一定的差距。

隨著新的農業生產模式和新技術的應用, 機器人將越來越多地應用到農業生產中。在農業中運用機器人是從質的方面提高勞動生產率的新方法，也是農業機械產品技術發展的一個標志。

但是由於農業生產的季節性、農產品的價格、農業作業的復雜性等特點對農業機器人的性價比、智能提出較高的要求, 成為制約農業機器人研究應用的瓶頸問題。因此，農業機器人技術將是新世紀的重點研究內容之一。