棉花采集自动化设备的研究综述

李赵伟 郝甜妹

山东协和学院 山东省济南市 250107

摘要：棉花是世界上最重要的纺织原料之一，其采收工作一直是农业劳动力密集型和高成本的任务。传统的棉花采摘方式是人工采摘，需要大量的劳动力和时间，同时还容易造成人力浪费和损失。为了解决这些问题，棉花采集机械手应运而生。棉花采集机械手是一种可以代替人工采摘棉花的机械设备，能够提高采摘效率和质量，降低成本，减少对劳动力的依赖，同时还可以保护环境，促进棉花种植业的可持续发展。

关键词：棉花采集自动化

引言：棉花采收工作一直是农业劳动力密集型和高成本的任务。传统的棉花采摘方式是人工采摘，需要大量的劳动力和时间，同时还容易造成人力浪费和损失。而且，人工采摘的效率低下，往往只能在短时间内采摘一部分棉花，导致了棉花采摘的滞后和不充分。随着人们对机械化和智能化的需求增加，棉花采集机械手的研究和开发越来越受到重视。目前，国内外已经出现了多种类型的棉花采集机械手，如具有3D视觉系统的自动采摘机、具有抓取和割切功能的机械手等。这些新技术和新设备的不断推广和应用，将进一步推动棉花产业的发展和升级，促进农业现代化的进程。

1国外研究现状

在国外，有很多机器人和农业科技公司致力于棉花采集机械手的研究和开发。

以下是一些相关的研究机构和公司：

诺福克大学（University of Norfolk）：该大学的机器人技术研究中心（Centre for Robotics and Autonomous Systems）研究了一种名为"RoBoSkel"的机器人手臂，可

以自动地采摘棉花。德克萨斯农工大学（Texas A&M University）：该大学的农业机械化和机器人实验室（Laboratory for Agricultural Mechanization and Robotics）研究了一种名为"Agbot II"的机器人系统，可以在不伤害植物的情况下精确采摘棉花。

新西兰研究所（New Zealand Institute for Plant & Food Research）：该研究所研

究了一种名为"Harvest-Max"的机器人系统，可以在棉花灌溉后几天内自动地采摘成熟的棉花。

英国农业与食品 研究局（Agriculture and Horticulture Development Board, AHDB）：该机构研究了一种名为"Thorvald"的机器人系统，可以在果园和棉花田中自动地采摘成熟的水果和棉花。这些研究机构和公司在棉花采集机械手的研究中，主要关注以下几个方面：机器视觉技术、机器人手臂设计、机器人控制系统和机器人与作物之间的交互等。这些技术和方法，可以大大提高棉花采集的效率和质量，为棉花种植业的发展和升级提供支持。

2国内研究现状

国内也有不少机构和公司在棉花采集机械手的研究中做出了很多努力和贡献，以下是一些相关的研究机构和公司：中国农业科学院农业机械化研究所：该研究所研究了一种名为"农机手"的棉花 。

采摘机器人，可以利用机器人手臂和机器视觉技术，自动地识别和采摘成熟的棉花，提高采摘效率和质量。

北京航空航天大学智能机器人研究所：该研究所研究了一种名为"小机器人"的棉花采摘机器人，可以利用机器视觉和力控技术，自动地采摘成熟的棉花，避免损坏棉花和植物。

江苏大学机械工程学院：该学院研究了一种名为"抓钩式棉花采摘机器人"，可以利用机械臂和机器视觉技术，自动地采摘成熟的棉花，并具有较好的适应性和通用性。哈尔滨工程大学机器人技术研究中心：该研究中心研究了一种名为"基于图像 处理的棉花采摘机器人"，可以利用先进的机器视觉和图像处理技术，自动地识别和采摘成熟的棉花，提高采摘效率和质量。

这些研究机构和公司在棉花采集机械手的研究中，主要关注机器人手臂设计、

机器视觉技术、机器人控制系统、机器人与作物之间的交互等方面，通过不断地研究和实践，不断提升棉花采集机械手的性能和稳定性，为棉花种植业的发展和升值有很大的意义。

3棉花采集机械手装置的发展趋势

从现在来看，现代工业的棉花采摘机械手装置有以下几个发展趋势：

1.提高棉花采摘机械手装置在工作的时候的运动精度以及减小整体的重量；

2.通过不同的新机构的开发设计，开发不同的机械手，来满足实际的使用要求；

3.通过对不同类型的传感器的开发使用，来到达对多维度问题分析的目的。实

现机器不同感官的仿真。

总结;

棉花作为资源型大宗商品，是纺织工业的主要原料，更是“一带一路”建设沿线各国经济繁荣与区域经济合作的重要抓手。棉花采摘机械手装置是目前对于进行棉花采摘的先进生产方式，随着近几年的快速发展，迅速成为了市场上的主流，研究开发适合市场发展趋势和大众需要的自动化棉花采集装备对于发展国家的经济、政治、文化、军事有极其重要的战略意义。

参考文献;

[1]华超,褚凯梅,陈昕,朱银龙.软体水果采摘机械手系统设计分析与试验[J].林业工程学报,2021,6(03):127-132.

[2]张立明.基于 PLC 控制器的电力系统机械手自动化控制系统设计[J].粘接,2022,49(03):129-134.

[3]朱银龙,赵虎,苏海军,冯凯,华超,刘英.四指软体机械手机械特性分析与抓取试验

[J].农业机械学报,2022,53(09):434-442.

[4]汪琳. 基于 SCARA 机械手的采茶机器人研究[D].中国科学技术大学,2020.