研究人員設(shè)計(jì)了一種名叫Amaran的機(jī)器人

椰子是非常美味的，可以用來制作各種各樣的產(chǎn)品，但是收獲椰子并不是一件容易的事。經(jīng)過專門訓(xùn)練的收割者必須冒著生命危險(xiǎn)爬上大約15米高的樹，才能砍下一束椰子。印度的一組研究人員設(shè)計(jì)了一種名叫Amaran的機(jī)器人，可以減少人類采摘者冒這種風(fēng)險(xiǎn)的需要。但是機(jī)器人能勝任這項(xiàng)任務(wù)嗎？

研究人員在最新一期的IEEE/ASME Transactions on Mechatronics上發(fā)表了一篇論文，描述了這種爬樹機(jī)器人。在實(shí)驗(yàn)室測試的同時(shí)，他們還比較了Amaran的椰子收獲能力和一個(gè)50歲的老練收割者的能力。雖然這個(gè)人在總速度方面勝過機(jī)器人，但機(jī)器人的耐力卻很出色。

為了攀爬，Amaran依靠一個(gè)環(huán)狀的身體，圍繞著直徑不等的樹木。該機(jī)器人攜帶一個(gè)控制模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、電源管理單元和無線通信接口。八個(gè)輪子可以幫助其在樹上下移動(dòng)，也可以繞著樹干旋轉(zhuǎn)。Amaran由地面上的一個(gè)人控制，他可以使用應(yīng)用程序或操縱桿系統(tǒng)來引導(dǎo)機(jī)器人的動(dòng)作。

一旦Amaran接近它的目標(biāo)，一個(gè)附加的控制器單元會(huì)揮舞一個(gè)4自由度的機(jī)械臂來剪斷椰子束。作為一項(xiàng)安全功能，如果Amaran的主電池沒電了，備用單元會(huì)插入，以幫助機(jī)器人返回地面。

印度南部Amrita Vishwa Vidyapeetham大學(xué)的助理教授Rajesh Kannan Megalingam說，他的團(tuán)隊(duì)從2014年就開始研究Amaran?！笆澜缟蠜]有兩棵椰子樹是一樣的。每一個(gè)的大小都是獨(dú)一無二的，并有其獨(dú)特的排列整齊的椰子束和葉子，”他解釋說?！耙虼?，建造一個(gè)完美的機(jī)器人是一項(xiàng)極具挑戰(zhàn)性的任務(wù)?！?/p>

“No two coconut trees are the same … So building a perfect robot is an extremely challenging task.”

—Rajesh Kannan Megalingam, Amrita Vishwa Vidyapeetham University

在實(shí)驗(yàn)室測試機(jī)器人時(shí)，Megalingam和他的同事發(fā)現(xiàn)，當(dāng)樹干相對于垂直軸的傾斜度達(dá)到30度時(shí)，Amaran能夠爬樹。Megalingam說，許多椰子樹，特別是在某些環(huán)境條件下，都是以這樣的角度生長的。

接下來，研究人員在田間對Amaran進(jìn)行了測試，并將其收獲椰子的能力與志愿者進(jìn)行了比較 -- 這些樹的高度從6.2米到15.2米不等。

人類平均需要11.8分鐘才能收獲一棵樹的椰子，而Amaran在平均每棵樹花費(fèi)的時(shí)間為21.9分鐘（值得注意的是，其中14分鐘是專門用來在樹的底部安裝機(jī)器人，這是在它開始攀爬之前）。

Photo: HuT Labs

但是Megalingam指出，Amaran在一天之內(nèi)可以收獲更多的樹。例如，在他們的試驗(yàn)中，人類收割者可以每天爬15棵樹，而只要操作者不累的話，機(jī)器人每天最多可以收獲22棵樹。盡管機(jī)器人目前是遙控操作的，但未來的改進(jìn)可能會(huì)使它更具自主性，提高爬坡速度和收獲能力。

“我們的最終目標(biāo)是使這種產(chǎn)品商業(yè)化，并幫助椰子種植戶，”Megalingam說?！霸诳?，只有7000名受過訓(xùn)練的椰子樹攀巖者，而其需求實(shí)際要大約50000名受過訓(xùn)練的攀巖者。印度其他一些地區(qū)的情況也類似，比如Tamil Nadu、Andhra和Karnataka，那里大量種植椰子?！?/p>

他承認(rèn)，目前機(jī)器人的成本是影響其廣泛部署的一個(gè)障礙，但他指出，社區(qū)成員可以共同努力，共同分擔(dān)機(jī)器人的成本和利用率。他指出，最重要的是，“使用Amaran采摘椰子不會(huì)對人的生命造成危險(xiǎn)。任何受過適當(dāng)訓(xùn)練的人都可以操作Amaran。之前，通常只有男性工人從事這種爬樹采摘工作。但是，無論性別、體力和技能如何，任何人都可以操作Amaran。