机器人|八轮攀爬器+电动切割机，这个印度机器人替你爬树摘椰子
_原题为 八轮攀爬器+电动切割机 ， 这个印度机器人替你爬树摘椰子
机器之心报道
编辑：杜伟、张倩
有了这个机器人 ， 我想彭昱畅再也不用担心摘不到椰子了 。
看过《向往的生活》的小伙伴们 ， 应该都记得彭昱畅爬树摘椰子的场景吧！虽然他使出了「蛮荒之力」 ， 但最终也没有成功地摘到椰子 。
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图源：https://www.cqcb.com/dyh/e-s/dyh5626/2020-06-15/2534713.html
在为彭昱畅感到遗憾的同时 ， 不禁在想有没有替代人类爬树摘椰子的机器人呢？
近日 ， 最新一期《IEEE/ASME Transactions on Mechatronics》刊登了一篇描述爬树机器人的论文 。 论文作者设计了一款名为 Amaran 的爬树机器人 ， 它可以代替人类采摘员爬上高达十几米的椰子树采摘椰子 。
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实验室中模拟爬树采摘 。
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实地场景中爬树采摘椰子 。
论文一作、印度甘露大学（Amrita Vishwa Vidyapeetham University）助理教授 Rajesh Kannan Megalingam 表示 ， 该团队从 2014 年就开始研发这款机器人了 。 他说道：「世界上不存在两棵完全相同的椰子树 。 除了大小不同 ， 椰子簇和叶片的排列也是独一无二的 。 所以 ， 设计出一款完美的机器人极具挑战性 。 」
在实验室测试过程中 ， Megalingam 及其同事发现 ， 当树干与垂直轴的倾角达到 30 度时 ， Amaran 能够顺利爬上椰子树 。 在一些特定环境条件下 ， 很多椰子树都是以这样的倾角生长 ， 由此为这款机器人提供了丰富的实际操作场景 。
Megalingam 等人在论文中详细解释了 Amaran 的设计过程以及技术细节 。
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论文链接：https://sci-hub.tw/10.1109/tmech.2020.3014293
设计过程和技术细节
为了顺利爬上椰子树 ， Amaran 必须依赖一个能够紧扣住不同直径椰子树的环形躯干 。 就整体结构而言 ， 该机器人由四部分组成 ， 分别是控制模块、马达驱动、电源管理组件和无线通信接口 。
Amaran 的系统架构如下图 1 所示：
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首先来看一下 Amaran 的攀爬器（文中称为 Robotic Climber） ， 它有八个轮子 ， 从而可以在树上爬上爬下 ， 还可以绕着树干旋转 。
Robotic Climber 的结构如下图 2 所示：
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有了攀爬装置 ， Amaran 只实现了爬树的功能 。 要想成功采摘椰子 ， 还需要一个采摘装置 ， 这时机械臂（文中称为 Robotic Harvester）就要大展身手了 。
Robotic Harvester 是一个有四个自由度的机器臂 ， 还配有一个旋转式切割机（rotary cutter）作为末端执行器（end effector） 。
包括电动切割机在内 ， Robotic Harvester 的总重量约 7 千克 ， 总长度为 1 米 。
整体装配图如下图 3 所示：
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地面操作员可以采用两种类型的控制器来控制机器人的动作：基于操纵杆的控制器和基于智能手机的 APP 。
下图 4 为操纵杆控制器的原理图 ， 包含五个重要的组件 ， 即操纵杆、MCU（微控制单元）、蓝牙、电源管理和按钮 。
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当 Amaran 在椰子树顶部时 ， 地面操作员使用一个智能手机 App Aroha 来驱动攀爬器和机械臂 ， 该 App 的原理示意图如下：
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最后 ， 如果 Amaran 的主电池耗尽 ， 备用电池会自动续上 ， 帮助机器人返回地面 。
参考链接：https://spectrum.ieee.org/automaton/robotics/industrial-robots/amaran-tree-climbing-robot-can-safely-harvest-coconuts
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