随着科技的发展，机器人已逐步应用到人类的工业、农业、生活、医疗养老、物流运输等方面。众所周知，中国是一个农业大国，农业问题一直是关系到中国社会经济发展的重大问题，而农业科技是目前我国农业增长最主要的推动力。将机器人运用到农业生产中，扭转传统农业的劳动密集型生产方式，解放生产力，以技术替代资源，提高资源利用率和农业产出率，从而提高经济效益，将是我国现代化农业朝向智能化、绿色化发展的必然趋势。

       其中，温室种植是设施农业的重要形式之一。随着人工智能及机器人技术的发展，温室农业中有些操作如水果、果类蔬菜的采摘等借助机器人自动完成也是一种发展趋势。因此，在农业生产中，开发相关的智能机器人来代替人工的一些效率低，且劳动强度大的日常操作、运输工作等，对提高农业生产率有着十分重要的现实意义。基于此，本项目结合温室农业特点研发出温室用的复合型智能机器人，如图1所示。该机器人系统主要由四轮独立驱动平台和多自由度机械臂（UR-i5）组成，如图2 所示。该平台采用驱动万向轮的方案，使平台具有平面全方向运动的能力，能适应狭窄通道等工作环境；移动平台还设置有悬挂系统可以使平台运行平稳，以适应不同地形；机械臂为六自由度的UR-i5机械臂，可在机械臂末端安装执行器和相关传感器，灵活地进行农事操作和数据探测及数据采集等。该复合型智能机器人具有九个自由度，冗余自由度设计使其能够胜任更复杂的任务要求。

图1 温室农业用复合型机器人

图2 四轮独立驱动平台（左）和多自由度机械臂（右）

        为了验证该复合型机器人的实用性，我们在实验室内设置了类似温室水果采摘任务的场景，用该复合型机器人对放置于钢格板上的苹果进行识别抓取并分类放置于不同的篮子中（如图3所示）。该机器人首先采用SSD目标检测算法来定位苹果的位置并检测苹果的类型，其中通过采集不同场景下，不同大小、颜色和位置的苹果图像（如图3 a-d所示）来构建数据集并用于训练和测试目标检测网络。然后结合RGB-D相机的深度图像，得到被检测物（苹果）的三维坐标。最后将被检测物的三维坐标传输给机械臂，计算出优化过后的运动轨迹，并进行水果抓取与分类放置（如图3e所示）。该复合型机器人对苹果进行抓取与分类的整体过程见演示视频。

图3 用于水果抓取与分类的复合型机器人

演示视频：[视频]

相关成果：

1. 一种复合型移动机器人及复合型移动机器人控制系统. 发明. 申请号：201810777333.3

2. 一种复合型移动机器人. 发明. 申请号：201810780569.2

3. 一种基于深度图像的视觉抓取方法、装置及其可读存储介质. 发明. 申请号：201710811456.X

4. 一种多自由度机械臂的智能移动平台. 实用新型. 专利号：ZL 201520866271.5 

5. You, Y., Fan, Z., Chen, W., et al. Design and implementation of mobile manipulator system. In 2019 IEEE 9th Annual International Conference on CYBER Technology in Automation, Control, and Intelligent Systems (CYBER) (pp. 113-118). IEEE.