用于黑莓采摘的集成成熟度感知的腱驱动软体机器人夹爪

全球食品需求的增长与持续劳动力短缺共同催生了对自动化农业采摘的需求。尽管某些特色作物（如苹果、桃子、蓝莓）可通过现有采摘方式收获，但黑莓和树莓等水果需要细致处理以减轻会显著影响商品性的果实损伤。这推动了能够实现高效、精细采摘的软体机器人解决方案的发展。本文介绍了一种面向黑莓（一种易受采后损伤影响的脆弱水果）的腱驱动软体夹持系统的设计、制造与可行性测试。该夹爪成本低且体积小，可集成用于腱收缩的微型伺服电机、基于近红外（NIR）利用反射模式识别完全成熟黑莓的黑莓成熟度传感器，以及用于 UR-5 视觉伺服的内窥镜相机。该夹爪在两次独立的田间测试中通过手动定位采摘了 139 颗浆果。田间测试发现成熟与未成熟黑莓的平均保留力分别为 2.06 N 和 6.08 N。传感器测试测得成熟与未成熟黑莓的平均反射率分别为 16.78 和 21.70，表明两个成熟度等级间存在明显区分。最后，该软体机器人夹爪被集成到 UR5 机械臂上，并在实验室环境中利用视觉伺服成功采摘了十五颗人造黑莓。