综述:甜椒机器人采摘技术系统综述:五阶段链框架与证据综合分析

《Machines》:Sweet Pepper Harvesting Robots: Advances in Perception, Decision-Making, Manipulation and Mobile Systems

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年10月03日 来源:Machines 3.0

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   摘要 甜椒是设施园艺中的高价值作物,其机器人采摘面临冠层遮挡、成熟期不同步、果柄精确切割以及严格损伤限制等挑战。本综述依据《系统综述与荟萃分析首选报告条目》(PRISMA)2020声明,进行系统性检索与叙述性综合分析,修正后的证据基础包含262份符合条件的报告/出版物。描

  

摘要

甜椒是设施园艺中的高价值作物,其机器人采摘面临冠层遮挡、成熟期不同步、果柄精确切割以及严格损伤限制等挑战。本综述依据《系统综述与荟萃分析首选报告条目》(PRISMA)2020声明,进行系统性检索与叙述性综合分析,修正后的证据基础包含262份符合条件的报告/出版物。描述同一机器人平台、同一试验系列或重叠评估数据集的报告被链接为同一研究/评估家族内的伴随报告,以避免系统级比较中的重复计数。本综述涵盖完整采摘周期中的作物约束、感知、决策与系统集成、末端执行器及移动平台等方面。除模块级综合分析外,我们提出了一个五阶段链——可见性、可评估性、可达性、可操作性及持续作业——并辅以统一的故障分类体系、阶段性漏斗模型以及场景-技术匹配矩阵。该框架解释了为何模块级优异结果未必能转化为有效的整机采摘。在甜椒/Capsicum直接证据基础中的代表性系统级评估报告表明,在不同任务边界下,采摘成功率约为18–83%,原始报告采摘周期时间约为每果10–69秒,但由于环境、作物形态改造、遮挡程度、样本量、任务边界、分母及成功标准各不相同,直接排名并不恰当。随着果实检测和基本抓取能力的提升,损失日益源于成熟度、姿态及果柄方面的信息不足以支持操作;接近与切割容差范围狭窄;以及回收、卸果和重新定位环节薄弱。近期开发应探索机器人友好型温室、可重复对接、局部闭环控制及人机监督或协作作业,同时直接验证生产率、安全性、工作负荷及经济影响。中期重点包括主动多模态感知、容错抓取与切割以及移动操作协同。长期进展将依赖于农艺-装备协同设计及对可靠性与经济可行性的长期验证。
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