文献综述
随着经济的发展，时代的进步，人们生活水平的质量不断提高，水果的需求量也进一步增加。水果的种植面积不断扩大，农业从业人口向城市转移以及人口老龄化趋势的加剧，传统的人力采摘已经不能满足水果成熟期集中，快速采摘的过程，为了节约人力物力，提高果农的经济收入，新型采摘水果装置的设计与研发成为发展的必然趋势。目前根据采摘原理，水果采摘收集装置可分为两大类：一类是机械式采摘装置；另一类是机器人采摘装置。机械式采摘装置在欧美等国外发达国家主要分为振摇式，撞击式和切割式。国内采摘机械中使用最多的是刀片辅助人工采摘装置，拉拽辅助人工采摘装置以及升降采摘台等采摘装置。刀片辅助人工采摘装置分为两种：一种装置是人工利用刀刃直接从水果果蒂处将其剪下；另一种装置是利用夹钳先将水果固定，接着用于刀刃将水果剪下。拉拽辅助人工采摘装置由伸缩杆与采摘头组成，该装置利用采摘头加紧水果，接着人力拉拽伸缩杆，使得水果掉落。升降采摘台是人站在采摘台上，根据水果高度控制采摘台高度，从而人工采摘水果。
通过调查研究发现国外机械水果采摘装置主要针对大农场，采摘效率高，规模大，采摘设备价位高，同时会对水果造成一定程度的损伤，不适用于我国以家庭为单位的小面积水果种植，国内机械采摘装置的不足 为以下几点：（1）采摘效率低。采摘水果一般分为两步：第一步使水果与果树分离；第二步将水果放入采摘收纳器中。采摘周期长、效率低，不能实现连续采摘。（2）劳动强度大。由于是人工辅助采摘，且未实现连续采摘，果农采摘每个水果均需重复操作，果农劳动强度较大。（3）对水果有损伤。对于拉拽辅助人工采摘装置，在拉拽过程中，采摘头会挤压水果，对水果造成伤害，损害果农的收益。（4）大型设备价格昂贵。采用大型设备会提高采摘效率，节省人力，但是设备价位昂贵，果农难以负担。
20 世纪 60 年代，美国开始研发采摘果蔬机器人，随着科技的发展，尤其是计算机图像处理技术、工业机器人技术及人工智能技术的快速发展，水果采摘机器人的研发开始迅速发展。目前实验成功的水果采摘机器人有葡萄、番茄、苹果、草莓、甘蔗、黄瓜等采摘机器人。水果采摘机器人一般由控制系统、视觉识别系统、末端执行器、机械手臂、和行走系统组成。视觉识别系统用来确定水果的位置以及是否成熟，该系统利用视觉双目技术（模拟人眼球观察物体的原理），对水果定位及判断，是采摘机器人的研发难点和重点；机械手臂一般采用剪刀对水果果蒂进行剪切；行走系统中车轮式最为常用，此外，还有履带式、人形结构。采摘水果步骤为：（1）视觉识别系统定位水果冰判断水果是否成熟；（2）行走系统将机器人移动至待采摘水果附近；（3）末端执行器固定水果；（4）机械手臂摘取水果。 目前的采摘机器人也存在着很多不足：（1）视觉识别系统待改进，水果定位和识别精度低。目前识别水果有两种方法：一种是灰度阈值颜色识别，该方法对自然光照要求严格；另一种是区域识别，该方法对采摘目标的边界要求严格。但采摘过程中受到水果生长分布、天气、树枝树叶遮挡等因素的影响，给水果的定位及识别带来了较大困难。（2）采摘环境复杂，行走系统待加强。我国水果种植多以家庭为单位，种植面积较小、果树种植较稠密，且种植地理环境复杂（部分区域为坡地），采摘环境复杂给采摘机器人的采摘带来一定阻力。（3）水果损伤率较大，末端执行器及机械手臂待改善。多数水果表面较软，在采摘过程中，末端执行器柔性材料的研发、抓取力度的控制及机械手臂摘取水果的过程，仍然不可避免的会给水果留下伤痕。（4）设备昂贵、采摘成本高、维修不便，通用性和利用率不高。
现代采摘水果的发展趋势为：提高水果采摘率、降低果农的劳动强度、减弱水果的损伤。水果采摘机器人由于其技术及成本原因，仍处于试验阶段，较难投入实际生产中。目前，机械式水果采摘装置应用较广，但该装置发展不够成熟，还有较大的改进空间，其发展有以下几个趋势：（1）多功能化。水果的采摘、收集、分装、运输相结合，一站式完成。（2）便携、操作简单、可靠性好、安全性高。（3）通用性好。针对不同的地理环境（平地、坡地等）、不同品种外形类似的水果（如苹果、梨、桃等），该装置应适用于绝大多数。（4）自动化、智能化。重视水果采摘装置的自动化、智能化研发，提高采摘效率、减少采摘成本、降低人力劳动，解放劳动力。
本课题的价值：水果采摘装置极大的提高生产效率，生产效率的保证是一项社会生产活动健康进行的重要指标。该装置有利于提高劳动生产率，降低水果损耗率，提高果农的收入，提高果农生活幸福指数，响应了十九大的“农村大有可为”，有利于早日实现乡村振兴。
参考文献：
[1]苏丽丽. 猕猴桃成熟度检测仪关键技术的研究[D].重庆大学,2014.
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