脐橙采摘机器人末端执行器设计与试验

徐丽明，刘旭东，张凯良，邢洁洁，袁全春，陈俊威，段壮壮，马 帅，于畅畅

（中国农业大学工学院，北京 100083）

0 引 言

脐橙营养丰富，具有很高的食用、药用价值，广受大家的喜爱。根据赣州市果业局统计，截止到2016年底赣南市脐橙种植面积33.33万hm2，总产量300万t，是全世界种植面积最大，全国第一的脐橙产区[1]。随着脐橙种植面积和产量的增加，赣南脐橙已经发展成为集种植生产、仓储物流、精深加工于一体的产业集群，脐橙无损采摘向机械化、智能化发展是必然趋势。而末端执行器作为采摘机器人的重要装置之一，其工作效率直接影响到采摘作业的成功率、速度和损伤率[2]。

国外对于果蔬采摘机器人末端执行的研究起步较早，研究领域较广[3-6]。其中，Bac等[7]设计了一种甜椒采摘末端执行器，采用真空吸盘吸附与气动唇形切刀切割果梗相结合的采摘方式；Silwal等[8]设计了一种苹果采摘末端执行器，采用绳驱动3指包络夹持果实的采摘方式；而国内对于果蔬采摘末端执行器的研究相对较晚[9]，近年来发展较快，在黄瓜、草莓以及番茄等[10-14]领域都取得一定的进展，傅隆生等[15]设计了一种猕猴桃采摘末端执行器，采用3个电机驱动机构（吸附、夹持、旋转分离）的采摘方式，单果采摘时间为22 s，采摘速度较低；叶敏等[16]设计了一种荔枝采摘末端执行器，采用拟人指夹持果梗并结合旋转切刀切割果梗的方式，不适合类球簇生型果蔬的采摘；张水波[17]设计了一种柑橘采摘末端执行器，采用气动柔性三指抓握与气动马达驱动割刀切割果梗的采摘方式，结构尺寸较大。……