，李奉順

(南京林業(yè)大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院，江蘇 南京 210037)

目前我國(guó)是全球最大的蘋果生產(chǎn)國(guó)，無論是種植面積還是總產(chǎn)量均占全球的 50%左右[1]，近10年來我國(guó)蘋果產(chǎn)量基本呈現(xiàn)穩(wěn)步增長(zhǎng)趨勢(shì)，且生產(chǎn)集中度逐年提高，主要種植區(qū)域集中在渤海灣地區(qū)、西北高原區(qū)、黃河故道區(qū)，我國(guó)蘋果產(chǎn)量與主要蘋果產(chǎn)區(qū)分布如圖1所示。

圖1 我國(guó)蘋果產(chǎn)量與主要蘋果產(chǎn)區(qū)分布

在蘋果采摘過程中，成熟果實(shí)的及時(shí)、無損、高效采收是采摘關(guān)鍵，對(duì)后續(xù)蘋果的儲(chǔ)藏、運(yùn)輸、加工以及銷售產(chǎn)生直接影響[2]。當(dāng)前我國(guó)蘋果采收主要還是依靠人工采摘，但隨著城鎮(zhèn)化不斷發(fā)展，務(wù)農(nóng)人數(shù)銳減，人工成本增加，導(dǎo)致蘋果采收成本較高[3]。蘋果采摘是蘋果生產(chǎn)過程中最耗時(shí)、最費(fèi)力的一環(huán)，其中人工成本占果蔬總成本的 50%～70%[4]。因此，發(fā)展自動(dòng)化收獲技術(shù)和開發(fā)研究果蔬采摘機(jī)器具有十分深遠(yuǎn)的意義[5]。

1 現(xiàn)有蘋果的主要采摘形式

1.1 人工采摘

目前我國(guó)蘋果采摘方式主要以人工為主，原因是多方面的。我國(guó)主要蘋果種植區(qū)位于高原、丘陵、山地，在這些地勢(shì)高低不平的地方，大型機(jī)械無法進(jìn)入果園進(jìn)行機(jī)械化采摘工作，所以果農(nóng)依舊采用最傳統(tǒng)的人工采摘方式；在蘋果采摘機(jī)械的相關(guān)研究上，我國(guó)仍處于起步階段，多項(xiàng)研究成果仍停留在理論層次，仍有許多未攻克的難題，無法應(yīng)用于具體的實(shí)踐中，一些技術(shù)仍達(dá)不到技術(shù)人員和果農(nóng)的相關(guān)要求；基于本國(guó)國(guó)情，大多數(shù)果農(nóng)按戶種植，每戶的種植面積非常有限，蘋果樹種植密度較大，樹與樹之間的間距較小，大型機(jī)械龐大的體積無法在狹小的間隙中進(jìn)行采摘工作；最后，由于大型采摘機(jī)械和智能化采摘機(jī)械高昂的售價(jià)使得大量的果農(nóng)望而卻步，所以人工采摘仍是目前蘋果主要的采摘方式。人工采摘通過果農(nóng)勞作，將樹枝上的蘋果一個(gè)接一個(gè)采摘下來，輕輕放入到手拎的籮筐中或背簍里，裝滿后通過扁擔(dān)挑至或者小推車運(yùn)送到某一個(gè)集中區(qū)，反復(fù)上述的勞動(dòng)。人工采摘蘋果如圖2所示。

圖2 人工采摘蘋果

為了便于果農(nóng)采摘蘋果，研究人員設(shè)計(jì)了一些輔助人工采摘的工具。這些輔助工具幫助果農(nóng)采摘更高位置的果實(shí)，提高了采摘的效率，降低了果農(nóng)的勞動(dòng)強(qiáng)度和采摘的危險(xiǎn)性。青島理工大學(xué)劉校峰等[6]設(shè)計(jì)了一種高效采摘機(jī)械手，如圖3(a)所示，工作時(shí)將腰帶系于腰間，支撐桿末端的扣環(huán)與腰帶相扣連，起到靠身體支撐的作用，手動(dòng)將桿子伸到蘋果果柄處，將“V”型剪切口卡入果實(shí)和果柄之間，拉動(dòng)牽引的把手夾住果實(shí)，拉動(dòng)另一根鋼絲從而驅(qū)動(dòng)剪刀，剪斷果柄。同樣為了更好地進(jìn)行人工采摘，一些研究人員設(shè)計(jì)了其他采摘裝置，如某專利一種蘋果采摘裝置(專利號(hào)為202020210823.8)[7]，如圖3(b)所示的環(huán)形槽內(nèi)部設(shè)有兩刀片，兩刀片運(yùn)轉(zhuǎn)方向相反，工作原理類似剪刀，將果實(shí)剪下落入網(wǎng)兜。同樣為了更好地采摘高處的蘋果，專利(201930079301.1)[8]設(shè)計(jì)了一種蘋果采摘梯，如圖3(c)所示，該梯子可以輕松地推到果園，避免搬動(dòng)時(shí)耗費(fèi)大量體力。

圖3 人工采摘輔助裝置

1.2 機(jī)械式采摘

機(jī)械式采摘主要分為三種，旋鈕式、切割式、振搖式。結(jié)合蘋果植株的生長(zhǎng)特點(diǎn)及蘋果與果樹的連接程度，目前蘋果采摘機(jī)械大多采用旋鈕式和切割式。廣西大學(xué)任曉智等[9]設(shè)計(jì)了一種機(jī)械臂夾剪蘋果采摘機(jī)，如圖4所示。機(jī)械臂通過機(jī)架水平支撐軸承實(shí)現(xiàn)了在水平面內(nèi)的轉(zhuǎn)動(dòng)，通過蝸輪蝸桿的嚙合運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)了機(jī)械臂在豎直面內(nèi)的俯仰運(yùn)動(dòng)，配合上絲桿升降機(jī)構(gòu)的使用，加大了機(jī)械臂的可工作區(qū)域和范圍。抓取采摘機(jī)構(gòu)通過電機(jī)旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)軸端齒輪旋轉(zhuǎn)，而齒輪又與齒條相嚙合，即將電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為齒條的直線運(yùn)動(dòng)，齒條軸上連接有4個(gè)連桿，每根連桿都連接有擺件，4個(gè)擺件上又安裝有4個(gè)圓弧形手爪，齒條的前后運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)連桿運(yùn)動(dòng)，連桿帶動(dòng)擺桿進(jìn)行擺動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了4個(gè)手爪的張合；最后通過扭轉(zhuǎn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)抓取采摘機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)，果實(shí)跟著相應(yīng)旋轉(zhuǎn)，在一定的扭力作用下果柄與枝干分離實(shí)現(xiàn)采摘，將果實(shí)放入設(shè)計(jì)的蘋果載運(yùn)斗中。任曉智等研制的實(shí)物樣機(jī)通過實(shí)驗(yàn)測(cè)得其工作效率為8～9 顆/min。

圖4 機(jī)械臂夾剪蘋果采摘機(jī)

海南大學(xué)楊冬進(jìn)等[5]設(shè)計(jì)了一款基于單片機(jī)控制的自動(dòng)蘋果采摘機(jī)，如圖5所示。該裝置動(dòng)力源為直流電動(dòng)機(jī)，在絲杠的帶動(dòng)作用下雙面齒條做上下運(yùn)動(dòng)，通過雙面齒條與兩齒輪的嚙合傳動(dòng)，兩齒輪旋轉(zhuǎn)方向相反，實(shí)現(xiàn)了采摘手的閉合；待到采摘手將蘋果包絡(luò)住后，接下來就是實(shí)現(xiàn)果柄與枝干的分離，采用軟軸控制切割刀片，在軟軸的帶動(dòng)下切割刀片繞采摘手外廓做近似360°的旋轉(zhuǎn)，完成位于采摘手外周上任意位置處蘋果柄的切割。此裝置在一定程度上降低了蘋果損傷的可能性，具有一定的實(shí)用價(jià)值。

圖5 自動(dòng)蘋果采摘機(jī)

歐美等一些國(guó)家采用振搖式，通過振動(dòng)、搖晃樹枝樹干使得蘋果掉落，這樣會(huì)造成蘋果跌落損傷，因此一般用于制作果醬等加工食品。除此之外，西北農(nóng)林科技大學(xué)劉福成等[10]設(shè)計(jì)了一種金屬涵道的負(fù)壓吸力蘋果采摘機(jī)，通過改變涵道的開關(guān)量和氣流大小從而改變涵道內(nèi)的氣壓，實(shí)現(xiàn)了靠吸力將蘋果從枝頭摘下的功能。開機(jī)后機(jī)器處于怠速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，當(dāng)蘋果接近涵道口，立刻提速使得涵道內(nèi)部產(chǎn)生一個(gè)低壓，而此時(shí)管外為高壓，在大氣壓的作用下使蘋果吸入管內(nèi)；涵道立即減速，蘋果緩慢滾入預(yù)設(shè)的緩沖收集裝置中，最后通過舵機(jī)打開硅膠蓋，蘋果進(jìn)入收集箱中。

1.3 機(jī)器人采摘

蘋果采摘機(jī)器人涉及領(lǐng)域較廣，包含了機(jī)械機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、農(nóng)業(yè)與生物等，綜合性較強(qiáng)。蘋果采摘機(jī)器人通常由移動(dòng)行走機(jī)構(gòu)、執(zhí)行機(jī)械臂、運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)、機(jī)器視覺系統(tǒng)和末端執(zhí)行器等組成，用來采收成熟的蘋果。針對(duì)市面上的水果采摘機(jī)器人大多為關(guān)節(jié)型機(jī)器人，其控制難度大、效率低、成本高等問題，張杰等[11]設(shè)計(jì)了一款基于圓柱坐標(biāo)的三自由度蘋果采摘機(jī)器人，其機(jī)構(gòu)示意圖如圖6所示。機(jī)器人由三關(guān)節(jié)組成，其中第一關(guān)節(jié)為腰部的旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，第二關(guān)節(jié)為豎直面上下移動(dòng)關(guān)節(jié)，第三關(guān)節(jié)為水平面前后移動(dòng)關(guān)節(jié)，三個(gè)關(guān)節(jié)協(xié)同工作，因此工作區(qū)域?yàn)閳A柱形的包絡(luò)面。相較傳統(tǒng)關(guān)節(jié)型機(jī)器人機(jī)械臂完成一次采摘的運(yùn)動(dòng)時(shí)間和復(fù)位時(shí)間大約為16～22 s，而本裝置經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)得運(yùn)動(dòng)時(shí)間和復(fù)位時(shí)間大約為14 s。

圖6 三自由度蘋果采摘機(jī)器人機(jī)構(gòu)示意圖

桂林電子科技大學(xué)孫賢鋼等[12]基于視覺檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)了一種蘋果采摘機(jī)器人并開展了相關(guān)實(shí)驗(yàn)，蘋果機(jī)器人采摘機(jī)械臂如圖7所示。首先獲取蘋果果實(shí)的圖像，判別其是否成熟，根據(jù)圖像處理得到成熟蘋果的空間坐標(biāo)，最終驅(qū)動(dòng)機(jī)械臂到達(dá)相應(yīng)位置完成采摘。本裝置采用了2R-G-B法對(duì)圖像進(jìn)行處理，同時(shí)采用了OTSU算法對(duì)蘋果果實(shí)彩色圖像進(jìn)行了動(dòng)態(tài)閾值分割處理，從而實(shí)現(xiàn)了快速識(shí)別定位成熟蘋果，配合靈活的機(jī)械臂，在無人看守的情況下，機(jī)器人能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)導(dǎo)航、自動(dòng)識(shí)別、自動(dòng)采摘等功能，其識(shí)別成功率大于94.00%，其采摘成功率達(dá)到了91.33%，采摘每個(gè)果實(shí)平均耗時(shí)11 s。

圖7 蘋果機(jī)器人采摘機(jī)械臂

2 蘋果采摘機(jī)械存在的問題

2.1 輔助采摘機(jī)械設(shè)計(jì)功能單一

現(xiàn)有輔助采摘裝置的基本原理類似于剪刀，采用長(zhǎng)桿式或伸縮桿式結(jié)構(gòu)，大多采用手持，在采摘刀具下一般都設(shè)有網(wǎng)兜，當(dāng)果實(shí)落下兜住果實(shí)。一方面此類結(jié)構(gòu)僅適用于采摘高處的果實(shí)，當(dāng)果實(shí)位于高處，刀具是否能夠與果柄接觸存在不確定性，在一定程度上會(huì)傷及果實(shí)表面；一方面采摘效率極低，果農(nóng)需要人工定位果柄與枝干的位置，拉動(dòng)手把等操作才能將果實(shí)摘下，若一個(gè)接一個(gè)把果實(shí)放入收集裝置，則消耗的時(shí)間更多，若一直存放在網(wǎng)兜中果實(shí)不僅受到下一個(gè)果實(shí)撞擊還會(huì)被枝干等劃傷表面；另一方面仍需要人手動(dòng)將果實(shí)放入收集裝置，反而增加了果農(nóng)從網(wǎng)兜中拿取果實(shí)的步驟，增加了果農(nóng)彎腰的次數(shù)，在一定程度上增加了勞動(dòng)強(qiáng)度。目前我國(guó)的蘋果采摘主要還是靠果農(nóng)用手一個(gè)一個(gè)將果實(shí)采摘下來，然后放入背簍或者身邊的籮筐中，在采摘高處果實(shí)時(shí)采用梯子，其勞動(dòng)強(qiáng)度、采摘效率、果實(shí)完好率甚至超過一些輔助采摘裝置。

2.2 采摘識(shí)別和定位不準(zhǔn)確

現(xiàn)有采摘機(jī)器人都面臨的難題是快速識(shí)別和準(zhǔn)確定位。蘋果采摘機(jī)器人采摘作業(yè)最關(guān)鍵的一環(huán)就是成熟蘋果的快速識(shí)別和精準(zhǔn)定位，然而成熟蘋果的快速識(shí)別受到很多因素的影響，主要包括蘋果本身受光照不同造成著色不均勻、采摘環(huán)境自然光線的強(qiáng)弱還有向光還是背光、采摘天氣的陰晴和風(fēng)力情況、蘋果表面存在傷疤或者其他果實(shí)或枝葉在其表面留有陰影、前一個(gè)果實(shí)采摘完畢后使得枝干產(chǎn)生振動(dòng)和枝干、葉片、果實(shí)等遮擋，這些因素都是實(shí)際采摘過程中面臨的具體問題，這些問題往往都是一起出現(xiàn)，這也就加劇了快速識(shí)別的困難。定位的精確程度依賴于識(shí)別，蘋果圖像分割的不準(zhǔn)確和蘋果目標(biāo)被遮擋是定位不準(zhǔn)確的兩個(gè)主要原因。

2.3 機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)仍需改進(jìn)

我國(guó)蘋果種植主要集中在西北和環(huán)渤海地區(qū)，此地區(qū)多以高原、山地、丘陵為主，目前所設(shè)計(jì)的采摘機(jī)械包括采摘機(jī)器人在地勢(shì)起伏較大的果園完成采摘還具有一定難度，所以采摘機(jī)械的移動(dòng)機(jī)構(gòu)需要適應(yīng)這些非結(jié)構(gòu)化的工作環(huán)境；同時(shí)受限于種植密度過大，農(nóng)藝落后等多因素，大型機(jī)械無法在果園進(jìn)行機(jī)械化采收，所以對(duì)采摘機(jī)械提出了小型化的要求，這樣可以靈活自如在樹與樹的間隙中實(shí)現(xiàn)采收，也適當(dāng)?shù)販p少了一些遮擋對(duì)識(shí)別定位的影響；末端執(zhí)行器是采摘機(jī)械重要的組成部分，末端執(zhí)行器設(shè)計(jì)的好壞直接影響了蘋果表面質(zhì)量和后期的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，然而目前很多末端執(zhí)行裝置柔順性較差，雖然有的在其內(nèi)表面與蘋果接觸處添加了彈性體，如橡膠等，但由于力度控制不好仍會(huì)在蘋果表面留下印痕。

2.4 農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝發(fā)展不協(xié)調(diào)

我國(guó)蘋果農(nóng)藝發(fā)展落后于國(guó)外，我國(guó)蘋果主要分戶種植，難以形成大片成規(guī)模種植產(chǎn)業(yè)，同時(shí)種植的品種繁雜，種植的果樹植株不規(guī)則，這些都給機(jī)械化采收帶來困難。同樣，針對(duì)我國(guó)這種特殊的種植模式，機(jī)械化采收還不夠智能，靈活程度達(dá)不到科研人員和果農(nóng)的要求，現(xiàn)階段蘋果采摘效率仍然不能滿足果農(nóng)需求，且較為智能的機(jī)器人價(jià)格又較為昂貴，果農(nóng)的承受能力有限，無法大面積應(yīng)用，且不能保證其成本低于人工采收。所以現(xiàn)在蘋果采摘仍存在農(nóng)藝發(fā)展水平與農(nóng)機(jī)發(fā)展水平不協(xié)調(diào)的矛盾。

3 蘋果采摘機(jī)械的發(fā)展趨勢(shì)

3.1 機(jī)械結(jié)構(gòu)小型化與實(shí)用化

考慮到我國(guó)現(xiàn)在大力發(fā)展農(nóng)業(yè)種植和推廣農(nóng)業(yè)機(jī)械化，農(nóng)藝水平不斷提高，矮化蘋果樹得到不斷推廣和種植，同時(shí)考慮種植環(huán)境多為高原、山地、丘陵等地勢(shì)起伏較大的環(huán)境，蘋果種植密度較大，所以機(jī)械結(jié)構(gòu)應(yīng)朝著體積小、質(zhì)量輕、適應(yīng)性強(qiáng)等方向發(fā)展；同時(shí)受限于采摘裝備高昂的價(jià)格，而功能較為單一，南京林業(yè)大學(xué)陳亮等設(shè)計(jì)了一種自適應(yīng)多功能水果采摘裝置[13]，一方面通過調(diào)整手指的位置實(shí)現(xiàn)對(duì)不同水果的采摘，另一方面采用欠驅(qū)動(dòng)原理使得三手指的三指節(jié)從近掌部的近指節(jié)到中指節(jié)最后到遠(yuǎn)指節(jié)依次接觸果實(shí)，從而很好地控制了每個(gè)指節(jié)與果實(shí)的接觸力大小，同時(shí)在每個(gè)指節(jié)內(nèi)側(cè)添加橡膠，實(shí)現(xiàn)了無損采摘，增強(qiáng)了采摘機(jī)械的實(shí)用性，可以應(yīng)用于更多的場(chǎng)合。末端執(zhí)行器的利用率和采摘后對(duì)果蔬的損傷程度是限制機(jī)械手大規(guī)模使用的主要原因[14]，越來越多的研究人員針對(duì)末端執(zhí)行器進(jìn)行設(shè)計(jì)，末端利用軟體機(jī)械手可以減小對(duì)水果的損傷[15]，通過剛度調(diào)控可適用于不同種水果采摘，增強(qiáng)了采摘機(jī)械的實(shí)用性。

3.2 控制系統(tǒng)自動(dòng)化與智能化

機(jī)器視覺系統(tǒng)對(duì)蘋果采摘機(jī)器人來說猶如眼睛對(duì)于人的重要性，其決定了機(jī)器人采摘蘋果的質(zhì)量和速度，深度學(xué)習(xí)被引入機(jī)器視覺系統(tǒng)，就是建立、模擬人腦進(jìn)行分析學(xué)習(xí)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來處理圖像和數(shù)據(jù)[16]。不僅如此，一些研究人員在軟件算法上不斷優(yōu)化，提高機(jī)器人的機(jī)械臂協(xié)作能力、識(shí)別精度、采摘準(zhǔn)確性、采摘效率、果實(shí)完好率等，桂林理工大學(xué)陳明霞等[17]將迭代PID算法應(yīng)用于蘋果采摘機(jī)器人的控制中，即通過迭代學(xué)習(xí) PID 算法計(jì)算并規(guī)劃出最佳路徑實(shí)現(xiàn)快速采摘，經(jīng)實(shí)驗(yàn)分析不僅采摘快速準(zhǔn)確且完好率達(dá)到了98.3%以上，在一定程度上保證了采摘果實(shí)的質(zhì)量；武漢職業(yè)技術(shù)學(xué)院石建華[18]將云計(jì)算技術(shù)應(yīng)用于蘋果采摘系統(tǒng)，同時(shí)結(jié)合機(jī)器視覺等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了輕松躲避障礙物、抗氣候環(huán)境干擾等功能，在一定程度上提高了采摘效率；江蘇大學(xué)呂繼東等[19]開展了開放分布式蘋果采摘機(jī)器人控制系統(tǒng)的研究，主控計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)控制程序包含了圖像處理程序、傳感器信息處理程序、路徑規(guī)劃程序、機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)控制程序、末端執(zhí)行器操作程序和串口信息收發(fā)程序等，而分布式的好處就是可以將一部分任務(wù)分散到網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)，減輕了主控計(jì)算機(jī)的任務(wù)量，同時(shí)有助于提高系統(tǒng)的安全性，經(jīng)實(shí)驗(yàn)分析成功采摘率為86%，單個(gè)蘋果平均采摘耗時(shí)14.3 s；針對(duì)機(jī)器人本身存在不確定性和外部環(huán)境的不確定性等因素對(duì)蘋果采摘機(jī)器人工作性能的影響，李斌[20]提出了一種基于灰色理論的滑模控制器，利用灰色模型對(duì)機(jī)器人本身和外部環(huán)境干擾帶來的不確定因素進(jìn)行相應(yīng)的預(yù)測(cè)，并對(duì)設(shè)計(jì)的滑膜控制器進(jìn)行相應(yīng)的補(bǔ)償，減少這些不確定因素對(duì)機(jī)器人工作性能的影響，這一模型的使用提高了滑?？刂破鞯目垢蓴_能力和位置跟蹤能力，同時(shí)對(duì)滑模控制中的抖動(dòng)起到了明顯的抑制作用。桂林電子科技大學(xué)伍錫如等[21]將深度學(xué)習(xí)應(yīng)用于水果采摘機(jī)器人視覺識(shí)別中，提高了系統(tǒng)的識(shí)別速度和準(zhǔn)確率，可以對(duì)水果圖像進(jìn)行快速有效地識(shí)別，每張水果圖像識(shí)別僅需0.2 s，識(shí)別精度可以達(dá)到97%以上。林果采摘點(diǎn)空間坐標(biāo)的確定是林果識(shí)別后的一個(gè)重要環(huán)節(jié)[22]，有效精確地識(shí)別是提高蘋果采摘效率的關(guān)鍵，這依賴于控制系統(tǒng)自動(dòng)化與智能化，軟件與硬件的相互協(xié)作。隨著我國(guó)對(duì)農(nóng)機(jī)裝備的重視不斷提高，目前越來越多的科研人員將目光投向了采摘機(jī)器人，圖像識(shí)別、深度學(xué)習(xí)、運(yùn)動(dòng)軌跡規(guī)劃、末端執(zhí)行器設(shè)計(jì)仍是將來研究的重點(diǎn)領(lǐng)域。

3.3 智慧農(nóng)業(yè)與信息化相結(jié)合

隨著國(guó)家對(duì)農(nóng)業(yè)的不斷重視和智慧農(nóng)業(yè)主題的提出，越來越多的研究人員投身農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究，所謂的“智慧農(nóng)業(yè)”就是充分應(yīng)用現(xiàn)代信息技術(shù)成果，集合了計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、無線通信技術(shù)及專家智慧與知識(shí)，可實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可視化監(jiān)控、遠(yuǎn)程診斷和控制、預(yù)警災(zāi)變等智能管理。針對(duì)蘋果采摘機(jī)器人的發(fā)展，一方面需要大力推進(jìn)農(nóng)藝發(fā)展，在第三屆世界蘋果大會(huì)，意大利圣米凱萊農(nóng)業(yè)研究所Alberto Dorigoni教授介紹了最新的蘋果樹形修剪系統(tǒng)——多中心干樹形，采用這種種植方式，蘋果樹形就像是從3D立體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)?D平面結(jié)構(gòu)一樣，加上樹體更加矮化，形成一堵蘋果墻，無論是人工采摘還是對(duì)于蘋果采摘機(jī)器人的快速識(shí)別和精準(zhǔn)定位都十分便利；另一方面大力發(fā)展信息化技術(shù)，優(yōu)化機(jī)械臂的軌跡規(guī)劃尋找最佳路徑、提高識(shí)別定位算法的準(zhǔn)確性與實(shí)時(shí)性、提高采摘機(jī)器人系統(tǒng)的抗干擾能力、提高采摘機(jī)器人系統(tǒng)對(duì)環(huán)境的自適應(yīng)能力等等，也可以對(duì)蘋果整個(gè)種植過程進(jìn)行信息化管理，對(duì)其生長(zhǎng)過程和狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，提高果實(shí)的品質(zhì)。

4 結(jié)束語

蘋果采摘機(jī)械必將朝著小型化、智能化方向發(fā)展，將逐步取代人工采摘，機(jī)械化在蘋果采摘的應(yīng)用將大大提高采摘效率，給果農(nóng)帶來可觀收益，為鄉(xiāng)村振興助力。