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第一章 2016-2026年中国水果采摘机器人行业总概
1.1 中国水果采摘机器人行业发展概述
机器人技术的发展是一个国家高科技水平和工业自动化程度的重要标志和体现。机器…全版价格壹捌零零
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第一章 2016-2026年中国水果采摘机器人行业总概
1.1 中国水果采摘机器人行业发展概述
机器人技术的发展是一个国家高科技水平和工业自动化程度的重要标志和体现。机器人集成了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多学科的发展成果代表高技术的发展前沿是当前科技研究的热点方向。21世纪是农业机械化向智能化方向发展的重要历史时期。我国是一个农业大国要实现农业现代化农业装备的机械化、智能化是发展的必然趋势。
随着计算机和自动控制技术的迅速发展机器人已逐步进入农业生产领域。目前国内浆果采摘作业基本上都是靠人工完成的采摘效率低费用占成本的比例约为50%-70%。采摘机器人作为农业机器人的重要类型其作用在于能够降低工人劳动强度和尘产费用、提高劳动生产率和产品质量、保证果实适时采收因而具有很大的发展潜力。
水果采摘机器人是一种针对水果具备自主作业能力并且可以通过编程来适应不同的工作环境的自动收获系统。它集成了横跨几个学科的知识包括机械结构、视觉成像、运动学、传感器技术、控制技术和计算信息处理等。水果采摘机器人的出现解决了农业劳动力的短缺问题大大减轻了农民的劳动强度提高了水果的收获质量降低了收割成本提高劳动生产率确保水果能得到及时的采收提高水果产品的市场竞争力。
1.2 中国水果采摘机器人行业发展历程
国内在农业机器人方面的研究始于20世纪90年代中期与发达国家相比虽然起步较晚但不少大专院校、研究所都在进行采摘机器人和智能农业机械方面的研究已有很多研究成果披露简介如下
l、林木球果采摘机器人东北林业大学的陆怀民研制了林木球果采摘机器人主要由5自由度机械手、行走机构、液压驱动系统和单片机控制系统组成。采摘时机器人停在距离母树3.5m处操纵机械手回转马达对准母树。然后单片机控制系统控制机械手大、小臂同时柔性升起达到定高度采摘爪张开并摆动对准要采集的树枝大小臂同时运动使采摘爪沿着树枝生长方向趋近1.5-2m然后采摘爪的梳齿夹拢果技大小臂带动采集爪按原路向后返回梳下枝上的球果完成一次采摘。这种机器人效率是500k∥天是人工的30一50倍。而且采摘时对母树的破坏较小采净率较高。
2、蘑菇采摘机器人吉林工业大学的周云山等人研究了蘑菇采摘机器人。该系统主要由蘑菇传送带、摄像机、采摘机器手、二自由度气动伺服机构、机器手抓取控制系统和计算机等组成。计算机视觉系统为蘑菇采摘机器提供分类所需的尺寸、面积信息并且引导机器手准确抵达待采摘蘑菇的中心位置防止因对不准造成抓取失败或损伤蘑菇。
3、草莓采摘机器人中国农业大学的张铁中等人针对我国常见的温室罩垄作栽培的草莓设计了3种采摘机器人。分别采用桥架式、4自由度毛门式和3自由度直角坐标形式的机械手进行跨行收获通过彩色CCD传感系统获取彩色图像经过图像处理进行目标草莓的识别和定位进而控制末端执行器进行收获。同时对草莓的生物特性、成熟度、多个草莓遮挡等实际问题进行了研究为草莓采摘提供设计依据和理论基础。
4、番茄采摘机器人南京农业大学的张瑞合、姬长英等人在番茄采摘中运用双目立体视觉技术对红色番茄进行定位将图像进行灰度变换而后对图像的二维直方图进彳亍腐蚀、膨胀以去除小团块提取背景区边缘然后用拟合曲线实现彩色图像的分割将番茄从背景中分离出来。对目标进行标定后用面积匹配实现共轭图像中目标的配准。运用体视成像原理从两幅二维图像中恢复目标的三维坐标。通过分析实验数据得出的结论为当目标与摄像机的距离为300mm-400mm时深度误差可控制在3%-4%左右。
5、黄瓜采摘机器人中国农业大学汤修映等人研制了6自由度黄瓜采摘机器人采用基于RGB三基色模型的G分量来进行图像分割在特征提取后确定出黄瓜果实的采摘点未端执行器的活动刃口平移接近固定刃口通过简单的开合动作剪切掉黄瓜。同时提出了新的适合机器人自动化采摘的斜栅网架式黄瓜栽培模式。
6、节果采摘机器人中国农业大学的孙明等人为苹果采摘机器人开发了一套果实识别机器视觉系统并成功研究了一种使二值图像的像素分割下确率大于80%的彩色图像处技术。通过对果实、叶、茎等的色泽信号浓度频率谱图的分析求阀值然后运用此值对彩色图像进行二值化处理。
第二章 中国水果采摘机器人行业发展环境
2.1 行业发展环境分析
2.1.1 行业技术变化分析
1行业专利申请数量
统计数据显示2022年4月从国家知识产权局专利检索及分析系统中检索关键词“水果采摘机器人”得出2016-2021年我国水果采摘机器人相关专利申请数量如下图表所示。其中2021年我国水果采摘机器人相关专利申请数量为148个。
图表2016-2021年我国水果采摘机器人相关专利申请数量
年份2016-2021年我国水果采摘机器人相关专利申请数量个2016年452017年1352018年1812019年1462020年1442021年148
数据参考来源国家知识产权局以及彦心咨询整理2022年4月
2行业专利公开数量
统计数据显示2022年4月从国家知识产权局专利检索及分析系统中检索关键词“水果采摘机器人”得出2017-2022年4月我国水果采摘机器人相关专利公开数量如下图表所示。其中2021年我国水果采摘机器人相关专利公开数量为224个。截至2022年4月我国水果采摘机器人相关专利公开总数量为966个。
图表2017-2022年4月我国水果采摘机器人相关专利公开数量
年份2017-2022年4月我国水果采摘机器人相关专利公开数量个2017年582018年1522019年1592020年1582021年2242022年1-4月42
数据参考来源国家知识产权局以及彦心咨询整理2022年4月
3行业热门专利类型
统计数据显示截至2022年4月中国水果采摘机器人各技术领域专利数量统计如下图表所示
图表中国水果采摘机器人各技术领域专利数量统计
技术领域中国水果采摘机器人各技术领域专利数量统计个A01D46/30657B25J11/00134A01D46/24107B25J5/0089B25J9/1683A01D46/2268A01D46/0068B25J15/0055A01D45/0047B25J15/0844其他1025
数据参考来源国家知识产权局以及彦心咨询整理2022年4月
4行业专利申请人排行
统计数据显示截至2022年4月中国水果采摘机器人各专利申请人专利数量统计如下图表所示
图表中国水果采摘机器人各专利申请人专利数量统计
专利申请人水果采摘机器人专利数量统计个西北农林科技大学67江苏大学56华南农业大学26南京工程学院24中国农业大学24浙江工业大学19仲恺农业工程学院13南京农业大学13山东农业大学11山西农业大学11其他750
数据参考来源国家知识产权局以及彦心咨询整理2022年4月
5行业最新专利技术信息
国家知识产权局资料显示近期中国水果采摘机器人相关专利技术创新情况如下图表所示
图表近期中国水果采摘机器人相关专利技术创新情况
公开时间专利申请号专利名称专利申请人2022.03.01CN202111611516.6基于牛顿迭代法的香蕉采摘机器人逆运动学计算方法仲恺农业工程学院2022.03.11CN202111526993.2一种智能控制的采摘机器人河南理工大学2022.03.18CN202130800989.5茶叶采摘机器人山东大学2022.02.25CN202111409214.0基于数字双胞胎的采摘方法及云采摘机器人系统杭州乔戈里科技有限公司2022.03.04CN202111413237.9一种智能采摘机器人的收集装置重庆科创职业学院2022.01.11CN202111407141.1一种适用于采摘机器人的无碰撞运动规划方法及装置镇江大全现代农业发展有限公司2022.02.25CN202111397333.9一种多臂协同棚架快速采摘机器人安徽科技学院2021.12.21CN202111364149.4采摘机器人重心控制方法、装置、电子设备及存储介质季华实验室2022.03.08CN202111364149.4采摘机器人重心控制方法、装置、电子设备及存储介质季华实验室2022.02.11CN202111322224.0一种可对不同位置采摘的番茄机器人山西农业大学2022.03.04CN202111322235.9一种可自适应不同高度的番茄采摘机器人山西农业大学2021.12.03CN202111306468.X果实采摘机器人控制方法、装置、电子设备及存储介质季华实验室
数据参考来源国家知识产权局以及彦心咨询整理2022年4月
2.1.2 产业组织创新分析
随着农业科技的不断发展对水果采摘机器人采摘装置的研究越来越多。目前研制成功的水果采摘机器人主要分为葡萄、番茄、苹果、草莓、猕猴桃、甘蔗和柑橘等类型。水果采摘机器人一般由视觉识别系统、末端执行器和机械手臂组成下面我们将列举几种不同的水果采摘装置进行比较。
河南工业职业技术学院郭素娜团队设计了一款具有自主导航的葡萄采摘机器人该机器人通过视觉系统识别成熟葡萄再利用无线传感器进行定位确定目标葡萄位置后驱动柔性末端执行器配合移动系统采摘葡萄最终完成葡萄采摘作业。通过对葡萄采摘机器人的性能进行了测试发现该机器人对装有传感器的葡萄树的准确识别率达到了95%以上对葡萄成熟度的判断达到了98%以上是一种相对高效的葡萄采摘机器人。
中国农业大学张帆团队设计了一种温室黄瓜采摘机器人该采摘机器人由自主移动平台、视觉伺服系统、采摘末端执行器组成在针对黄瓜物理特性差异大、果皮脆嫩易损伤、果实叶片相互遮挡和采摘环境光照复杂多变和近色系果实目标识别等问题设计了具有果实遮挡探测功能的柔性采收末端执行器和提出基于光谱图像的近色系黄瓜识别方法可实现对果实的无损抓持、对果梗的准确切割和自然环境下果实与背景的有效分割等特点。进行采摘工作时需要先由视觉伺服系统进行图像的识别与处理然后根据其他的相关特征找到黄瓜的最适采摘点最后利用柔性的采摘末端执行器配合自主移动平台将黄瓜摘取温室黄瓜采摘机器人。经机器人采摘作业测试该机器人采摘装置整体性能较好具备一定的实用性和推广价值为农业机器人进入自然环境作业提供一种借鉴手段与实现模式。
上海交通大学赵源深团队对西红柿采摘机器人目标识别、定位与控制技术进行了研究提出了基于EtherCAT总线的西红柿采摘机器人驱动控制系统和基于Arduino的控制系统试验表明采用级联分类器的西红柿识别正确识别率可达95%以上误识别率控制在5%左右并且具有非常好的鲁棒性和快速性并且为了实现西红柿采摘机器人对目标果实和采摘手抓的空间定位和消除西红柿采摘机器人双目定位和运动控制中存在空间定位误差在其中应用一种基于双目定位和视觉伺服的西红柿采摘机器人控制方式。深层次优化了西红柿采摘机器人对目标识别的准确性。
重庆理工大学胡友呈团队研制的柑橘采摘机器人先利用双目相机获得果树的图像通过分析噪声特性、图像增强、中值滤波对图像进行预处理减少了噪声干扰增大了图像对比度采用深度卷积神经网络物体检测算法对柑橘进行识别定位及障碍物类型判断利用基于区域特征的SVM分割方法实现柑橘果实的分割和定位并采用最小二乘法对分割区域进行椭圆拟合还原真实柑橘果实获取采摘中心点然后将果实的信息传送到控制系统接着控制系统操纵机械臂进行采摘运动柑橘采摘成功。实验结果表明:柑橘果实识别准确率为86%树枝障碍物分类准确率59.5%柑橘果实误差率为7.2%机器人采摘的成功概率大约为80%避开障碍物成功率已经达到60%。
桂林电子科技大学黄国明等人设计了一种新型的自动采摘苹果的机器人。该苹果采摘机器人由部分组成分别是移动平台、双目视觉系统、机械臂、末端执行器该机器人移动平台采用四轮驱动的方式且装有激光测距仪防止撞到前面的障碍物末端执行器采摘水果时用的是气动铡刀。双目视觉系统(Binocularvision system)用的是两台CCD (Charge-coupledDevice)摄像机用来辨别成熟的果实和确定果实的位置。试验表明该苹果采摘机器人识别果实的正确率到了90%采摘的成功率达到了91.31%。
桂林理工大学冯国亮团队研制了一种基于计算机视觉具有高精度、高效率的桃子采摘机器人。该机器人通过模拟人工采摘方式来采摘桃子系统主要有移动端和端移动端主要由摄像头、移动机构、超声波测定距离、末端执行器和机械臂构成端对采集到的图像处理以及调整移动端。在机器人采摘工作时工人可以运用智能摄像机、超声波、实时跟踪与定位系统随时准确定位移动的水果。
2.1.3 社会习惯变化分析
水果的收获是传统农业生产链中劳动强度较大、时效性要求较高的部分随着种植规模的增长其工作成本正在不断提高。由于工业生产的快速发展以及城镇化率的不断上升大量的农业劳动力正在向城镇转移人口老龄化的程度在不断加重农业生产的劳动力不断减少。在这种情况下仅靠人力劳动并不能满足现有需求。近年来随着视觉识别技术的进步和智能控制理论的发展使用机器人来采摘水果已经成为了一种现实趋势。
2.1.4 政府政策情况分析
近四年来农业农村部、国务院、国家发改委、工业和信息化部等部门均发布推动农业机器人行业发展相关政策其中2020年底多部门联合印发的《“十四五”机器人产业发展规划》提到重点研制果园除草、精准植保、采摘收获、畜禽喂料、淤泥清理等农业机器人。在政策推动下水果采摘机器人市场将持续向好发展。
2.2 国内外行业竞争分析
2.2.12021年中国水果采摘机器人市场竞争分析
据企查查统计数据显示2016-2021年我国水果采摘机器人新增企业数量如下图表所示。截止到2022年4月我国共有342家水果采摘机器人相关的企业其中2021年我国水果采摘机器人新增企业数量为1572家。从区域分布来看江苏省以41家水果采摘机器人相关企业排得第一广东省和浙江省分列第二三位。
图表2016-2021年中国水果采摘机器人新增企业数量
年份2016-2021年中国水果采摘机器人新增企业数量家2016年212017年242018年222019年302020年392021年112022年4月2
数据参考来源企查查以及彦心咨询整理2022年4月
图表2022年4月我国水果采摘机器人企业注册资金分布
注册资金2022年4月我国水果采摘机器人企业注册资金分布家100万以内43100-200万34200-500万25500-1000万391000-5000万635000万以上138
数据参考来源企查查以及彦心咨询整理2022年4月
目 录
第一章 2016-2026年中国水果采摘机器人行业总概 6
1.1 中国水果采摘机器人行业发展概述 6
1.2 中国水果采摘机器人行业发展历程 6
1.3 2016-2026年中国水果采摘机器人行业市场规模 8
1.4 水果采摘机器人细分类型的市场分析 9
1.4.1 2016-2026年中国自动摘果机市场规模 9
1.4.2 2016-2026年中国半自动水果采摘机市场规模 10
1.5 水果采摘机器人在不同应用领域的市场规模分析 12
1.5.1 2016-2026年中国草莓采摘领域的市场规模 12
1.5.2 2016-2026年中国苹果采摘领域的市场规模 13
1.5.3 2016-2026年中国其他领域的市场规模 15
1.6 中国各地区水果采摘机器人市场规模分析 17
1.6.1 2016-2026年华北水果采摘机器人市场规模 17
1.6.2 2016-2026年华中水果采摘机器人市场规模 18
1.6.3 2016-2026年华南水果采摘机器人市场规模 19
1.6.4 2016-2026年华东水果采摘机器人市场规模 21
1.6.5 2016-2026年东北水果采摘机器人市场规模 22
1.6.6 2016-2026年西南水果采摘机器人市场规模 24
1.6.7 2016-2026年西北水果采摘机器人市场规模 25
第二章 中国水果采摘机器人行业发展环境 28
2.1 行业发展环境分析 28
2.1.1 行业技术变化分析 28
1行业专利申请数量 28
2行业专利公开数量 29
3行业热门专利类型 30
4行业专利申请人排行 31
5行业最新专利技术信息 32
2.1.2 产业组织创新分析 33
2.1.3 社会习惯变化分析 35
2.1.4 政府政策情况分析 35
2.2 国内外行业竞争分析 36
2.2.1 2021年中国水果采摘机器人市场竞争分析 36
2.2.2 2021年中国水果采摘机器人市场集中度分析 38
2.3 中国水果采摘机器人行业发展中存在的问题及对策 39
第三章 水果采摘机器人行业产业链分析 41
3.1 水果采摘机器人行业产业链 41
3.2 水果采摘机器人上游行业分析 42
3.2.1 上游行业发展现状 42
3.2.2 上游行业发展预测 43
3.3 水果采摘机器人下游行业分析 45
3.3.1 下游行业发展现状 45
3.3.2 下游行业发展预测 46
第四章 水果采摘机器人细分类型市场 48
4.1 主要细分类型的市场结构分析 48
4.2 水果采摘机器人行业主要细分类型的市场规模分析 49
4.2.1 自动摘果机市场规模 49
4.2.2 半自动水果采摘机市场规模 50
第五章 水果采摘机器人市场最终用户细分 52
5.1 最终用户的下游客户端分析 52
5.2 主要最终用户的市场结构分析 53
5.3 水果采摘机器人主要最终用户市场规模分析 54
5.3.1 水果采摘机器人在草莓采摘领域的市场规模 54
5.3.2 水果采摘机器人在苹果采摘领域的市场规模 55
5.3.3 水果采摘机器人在其他领域的市场规模 56
第六章 中国主要地区水果采摘机器人市场分析 57
6.1 中国主要地区水果采摘机器人产量与产值分析 57
6.2 中国主要地区水果采摘机器人销量与销量值分析 60
第七章 华北地区水果采摘机器人市场分析 64
7.1 华北地区水果采摘机器人主要类型格局分析 64
7.2 华北地区水果采摘机器人主要最终用户的格局分析 65
第八章 华中地区水果采摘机器人市场分析 68
8.1 华中地区水果采摘机器人主要类型格局分析 68
8.2 华中地区水果采摘机器人主要最终用户的格局分析 69
第九章 华南地区水果采摘机器人市场分析 72
9.1 华南地区水果采摘机器人主要类型格局分析 72
9.2 华南地区水果采摘机器人主要最终用户的格局分析 73
第十章 华东地区水果采摘机器人市场分析 76
10.1 华东地区水果采摘机器人主要类型格局分析 76
10.2 华东地区水果采摘机器人主要最终用户的格局分析 77
第十一章 东北地区水果采摘机器人市场分析 80
11.1 东北地区水果采摘机器人主要类型格局分析 80
11.2 东北地区水果采摘机器人主要最终用户的格局分析 81
第十二章 西南地区水果采摘机器人市场分析 84
12.1 西南地区水果采摘机器人主要类型格局分析 84
12.2 西南地区水果采摘机器人主要最终用户的格局分析 85
第十三章 西北地区水果采摘机器人市场分析 88
13.1 西北地区水果采摘机器人主要类型格局分析 88
13.2 西北地区水果采摘机器人主要最终用户的格局分析 89
第十四章 主要企业 92
14.1 Abundant Robotics 92
14.1.1 Abundant Robotics-公司简介和最新发展 92
14.1.2 市场表现 92
14.1.3 产品服务和介绍 93
14.2 AGROBOT 93
14.2.1 AGROBOT-公司简介和最新发展 93
14.2.2 市场表现 94
14.2.3 产品服务和介绍 94
14.3 Dogtooth Technologies 94
14.3.1 Dogtooth Technologies-公司简介和最新发展 94
14.3.2 市场表现 95
14.4 FFRobotics 95
14.4.1 FFRobotics-公司简介和最新发展 95
14.4.2 市场表现 96
14.4.3 产品服务和介绍 96
14.5 Harvest Croo 96
14.5.1 Harvest Croo-公司简介和最新发展 96
14.5.2 市场表现 97
14.5.3 产品服务和介绍 97
14.6 OCTINION 98
14.6.1 OCTINION-公司简介和最新发展 98
14.6.2 市场表现 98
14.6.3 产品服务和介绍 99
第十五章 研究结论及投资建议 100
15.1 水果采摘机器人行业研究结论 100
15.2 水果采摘机器人行业投资建议 100
15.2.1 行业发展策略建议 100
15.2.2 行业投资方向建议 101
15.2.3 行业投资方式建议 101
