摘要:我国是世界上的农业大国，各种农作物的年产量均位居世界前列。但近年来，随着农业生产规模的不断扩大以及农作物年产量的持续增长，传统的农业采摘模式的缺点逐渐暴露出来，因此，为了使农业采摘过程时间缩短，以保证农作物的质量，在农业生产领域中，寻找一种更加便捷的采摘方式来代替传统采摘技术已经成为农业领域中应首要解决的问题之一。本文将通过对数控技术在采摘机器人的设计制造及实际应用等方面进行研究，并尝试从中找出最佳设计方案。
关键词:数控技术；采摘机器人；工作效率；传感器；生产过程
采摘作业是农业生产过程中的重要一环，同时也是农业种植过程中相对用时较多的环节之一。在采摘过程中，大部分地区仍然采用人工采摘的方式。这种采摘模式中，人工采摘成本会占到总成本的一半以上，会给予种植厂家或个人较大的成本负担。随着现代农业种植面积的不断加大，为追求更加可观的收益，种植户急需一种新型的采摘手段来代替传统的人工采摘方式，来提高采摘效率，同时避免了人为采摘对于作物的损坏，既保证了采摘成果的质量，也减少了采摘的成本支出。
1采摘机器人在实际采摘作业当中起的作用
随着市场经济的快速发展，农业种植领域也发生了较大的变化。传统的农业种植方式逐渐被现代化的生产方式所取代，进而变得更加智能化、普及化。在农业种植过程中，发生变化最大的环节便是农业种植采摘环节。在过去，由于技术的限制，多采用人工采摘的方式，采摘周期较长且容易受到众多因素的干扰，不利于农业生产与发展。自从将先进的机械自动化技术引入到农业生产过程当中之后，农业生产过程改变巨大，可以说，现代机械技术对农业领域的发展起到了积极作用。现阶段，对于农业种植户而言，找到一种可以替代传统采摘方式的新技术迫在眉睫。
基于现代化的机械生产加工技术，针对传统种植采摘过程中出现的各种弊端，利用机械生产加工中的数控技术，融合新型的机器人技术，有望将采摘过程由手动化向自动化转变，从而在短期内解决采摘难题。以数控技术为核心，对采摘机器人整体结构进行优化升级，从而最大限度的提高机器人的综合性能，以满足采摘过程需要。
2采摘机器人数控系统应用简介
采摘机器人与数控技术相结合，能够借助数控技术手段将传统意义上的机器人进行优化改造，使之能够具备较高的技术含量，同时综合性能能够获得较大程度的提高。在利用数控技术改良传统意义上的机器人，使之成为先进的采摘机器人之前，需要对数控技术原理及相应的软件硬件搭配等基本信息进行充分了解。
2.1数控技术与系统简要概述
现阶段，我国农业生产中已经逐渐引进数控技术以取代传统的种植技术，并取得了良好的成效。数控系统设计是采摘机器人整体设计过程中的一项重要内容，同时也是决定机器人整体性能的关键步骤。而数控系统设计则是体现数控技术水平的载体，其通过对应的数控程序来对需要操作的对象进行整体或部分控制。在进行采摘机器人的研发过程中，数控系统主要需要完成两方面内容，即利用上位机软件与下位机软件分别对采摘机器人进行控制。上位机软件实现的功能为接受操作指令和执行指令，控制采摘机器人完成程序中规定的动作；下位机软件实现了通过网络终端对用户发送的数据进行接收与处理，并反馈给控制系统进行判别。二者相互配合工作，使得拥有了数控系统的机器人完成工作的过程更加流畅。
2.2软件与硬件系统的设计与选择
数控系统在进行设计时需要选择适合的软件与硬件设施。
数控系统中，硬件是基础，是软件和输入执行程序的重要载体，因此，在设计过程中一定要选用安全稳定可靠的硬件设施。采摘机器人的末端执行机构主要由微型处理器、步进电机、驱动装置等构成。微型处理器，也就是单片机，在发出或接受指令并执行程序完成功能的过程中发挥着至关重要的作用。在选用微型处理器时，应当根据处理器的成本，兼容性、整体性能以及稳定性、采摘机器人的工作环境、工作类型、工作强度以及种植户对于机器人的采摘精度要求等来选用合适的微型处理器。选用步进电机时，最好采用直线步进电机，主要是因为该类电机具备较强的稳定性，可以满足采摘机器人的工作强度需要。
数控系统软件是整个数控系统的核心技术体现。在进行数控系统编程工作之前，应当尽可能的对数控机器人可能面临的各种工作环境和工作状态进行考虑，并设计程序尽量实现在各种工作条件下保证稳定实现相应的采摘功能。在算法的选择上，应当尽可能采用稳定、计算速度快、误差小的算法，从而尽量减小机器人在工作当中出现的各种误差，以提高采摘精度。
3采摘机器人的主体结构设计
采摘机器人的整体结构设计除了上述内容中提到的数控系统的核心框架设计组成之外，还需要重点考虑两方面内容：一是采摘机器人的硬件部分的整体框架设计，二是采摘机器人的部分组件的设计。
3.1采摘机器人的整体结构设计
为了保证采摘机器人能够在实际采摘过程中最大限度的发挥采摘作用，同时能够以较高的效率快速完成采摘任务，为种植户减少采摘过程成本投入，同时保证作物的整体质量合格，应当在整体结构设计时多考虑成本问题，尽量选择成本较低的，大众化的设计方案。在选择机器人运动系统上，要选择自由式运动系统，这样能够保证机器人在完成工作的过程中拥有较高的自由度，能够灵活地完成多角度、多位移的采摘工作。另外，机器人的采摘工具选择上，应当选用能够实现灵活转动和运动的机械臂。在构成整体结构的零件选择上，既要考虑成本问题，同时也要选择具有足够的强度的零部件。这样技能偶保证机器能够长时间使用不出现问题，同时也使得后期维修保养过程更加方便。最后，为了实现操作人员对机器人的实时监控，可以选择在机器人上加装监控装置，如此一来，可以轻松实现用户对机器人的实时操作，便于用户及时发现采摘过程的问题。
3.2采摘机器人的部件设计
设计采摘机器人，首先需要确定机器人的驱动装置。一般情况下，为了适应全天候全场地，宜采用后轮后置、前轮带动的驱动方式。后轮后置驱动具有动力强劲，综合性能强的特点，可以适应各种复杂的工作地面；驱动装置的后置电机应当与电源串联，以保证能源供给充足，同时减少能量损耗。末端执行装置也是在研究采摘机器人部件过程中需要着重考虑的内容。末端执行机构的旋转移动主要通过特种齿轮传动实现，该种齿轮能够在遇到不同工作状况时进行自我调节，从而实现精准定位。
4结语
综上所述在农业生产领域，随着新技术的应用，农业生产的各过程的工作效率均得到了极大程度的提高。在农业采摘过程中，随着数控技术与机器人技术的逐渐普及，采摘过程得到了极大的简化，同时为生产者解决了大量的人力开支，从而提高了收益。在设计采摘机器人的过程中，应用数控技术时，技术人员应当充分掌握其实质，并充分考虑到采摘机器人可能面临的各种工作环境，，从而合理的利用数控技术理论，不断优化和完善机器人的整体结构，提高机器人的可用性。
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