“農(nóng)業(yè)智能機(jī)器人”專題導(dǎo)讀

農(nóng)業(yè)機(jī)器人是一種新型的多功能農(nóng)業(yè)機(jī)械。農(nóng)業(yè)機(jī)器人的廣泛應(yīng)用，改變了傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，促進(jìn)了現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展，具有先進(jìn)人工智能（AI）技能和內(nèi)置分析體系的農(nóng)業(yè)機(jī)器人正被廣泛應(yīng)用于各種場合，如耕作機(jī)器人、嫁接機(jī)器人、農(nóng)藥噴灑機(jī)器人、采摘機(jī)器人、溫室作業(yè)機(jī)器人等。為全面、深入了解中國農(nóng)業(yè)機(jī)器人的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢，反映農(nóng)業(yè)機(jī)器人發(fā)展過程中存在的問題及技術(shù)難點(diǎn)，明確行業(yè)未來發(fā)展趨勢，本刊特策劃“農(nóng)業(yè)智能機(jī)器人”專題，共刊發(fā)6篇相關(guān)研究成果報(bào)道。

趙春江院士團(tuán)隊(duì)對(duì)存在重疊訪問域的多臂協(xié)同采摘機(jī)器人任務(wù)規(guī)劃進(jìn)行分析，將多機(jī)械臂協(xié)同作業(yè)任務(wù)規(guī)劃問題歸納為異步重疊訪問域的多旅行商問題，并給出了基于遺傳算法的優(yōu)化求解方法。該方法能夠協(xié)調(diào)規(guī)劃多臂采摘機(jī)器人系統(tǒng)的作業(yè)任務(wù)，確保各個(gè)機(jī)械臂避免發(fā)生沖突，以較短時(shí)間遍歷所有目標(biāo)果實(shí)，作業(yè)效率大幅提高，可為其他多機(jī)械臂采摘機(jī)器人任務(wù)規(guī)劃提供參考。蘭玉彬院士團(tuán)隊(duì)基于分區(qū)思想，自適應(yīng)改變交叉概率與變異概率增強(qiáng)了算法的尋優(yōu)能力，應(yīng)用混合粒子群算法的交叉操作提高了算法的收斂速度，通過改進(jìn)路徑搜索規(guī)則，實(shí)現(xiàn)了異質(zhì)機(jī)器人群的全區(qū)域覆蓋，對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)器人群協(xié)同作業(yè)具有重要參考意義。靳航嘉等設(shè)計(jì)了可行駛靈活的螺旋驅(qū)動(dòng)式糧面行走機(jī)構(gòu)，通過對(duì)螺旋驅(qū)動(dòng)輪與糧面相互作用關(guān)系分析，確定其行駛控制方法并開發(fā)了控制系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)機(jī)器人在糧面上前進(jìn)、后退、旋轉(zhuǎn)和差速轉(zhuǎn)向行駛，對(duì)開發(fā)該領(lǐng)域機(jī)器人有一定參考價(jià)值。陳子文等設(shè)計(jì)了一種氣動(dòng)吸-夾一體式類球形果實(shí)無損采摘機(jī)械手，實(shí)現(xiàn)了吸盤回拉和夾持爪閉合兩個(gè)動(dòng)作由單一主動(dòng)氣缸驅(qū)動(dòng)并完成順序運(yùn)動(dòng)，獲得了機(jī)械手的相關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)，具有較好的采摘效果，對(duì)實(shí)現(xiàn)水果自動(dòng)化采摘具有重要參考。蔡舒平等對(duì)已有目標(biāo)檢測網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行改進(jìn)，提出一種基于改進(jìn)型YOLOv4的果園障礙物實(shí)時(shí)檢測方法，分別對(duì)檢測速度和密集目標(biāo)的檢測能力進(jìn)行優(yōu)化，提升了模型的現(xiàn)實(shí)表現(xiàn)，增強(qiáng)了果園作業(yè)機(jī)器人障礙物識(shí)別的準(zhǔn)確性與實(shí)時(shí)性，具有一定的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值和參考意義。高可可等提出一種采用高分子材料制作的固定式割膠機(jī)器人，提出一種先掃描后切割的割膠控制方式。利用超聲波傳感器預(yù)先掃描樹圍，通過建立測量誤差控制模型得到刀尖與樹皮的距離，利用PID控制算法控制刀具進(jìn)給量。論文研究結(jié)果對(duì)控制割膠機(jī)器人的割膠誤差及節(jié)省電能、促進(jìn)橡膠割膠作業(yè)自動(dòng)化有一定的借鑒價(jià)值。

本專題集中刊發(fā)的6篇系列文章，分別來自北京市農(nóng)林科學(xué)院北京農(nóng)業(yè)智能裝備技術(shù)研究中心、山東理工大學(xué)、吉林大學(xué)、江蘇大學(xué)、西南大學(xué)、北京信息科技大學(xué)等機(jī)構(gòu)，源于國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金、山東省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目、重慶市技術(shù)創(chuàng)新與應(yīng)用發(fā)展專項(xiàng)重點(diǎn)項(xiàng)目、江蘇省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、江蘇省自然科學(xué)基金等的研究成果，從理論研究到實(shí)用技術(shù)，具有創(chuàng)新性和實(shí)用性，對(duì)促進(jìn)國內(nèi)農(nóng)業(yè)機(jī)器人事業(yè)發(fā)展和未來智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展與實(shí)現(xiàn)具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。