八輪攀爬器+電動切割機，這個印度機器人替你爬樹摘椰子
機器之心報道
編輯：杜偉、張倩
有了這個機器人，我想彭昱暢再也不用擔心摘不到椰子了。
看過《嚮往的生活》的小夥伴們，應該都記得彭昱暢爬樹摘椰子的場景吧！雖然他使出了「蠻荒之力」，但最終也沒有成功地摘到椰子。
圖源：https：//www。cqcb。com/dyh/e-s/dyh5626/2020-06-15/2534713。html
在為彭昱暢感到遺憾的同時，不禁在想有沒有替代人類爬樹摘椰子的機器人呢？
近日，最新一期《IEEE/ASME Transactions on Mechatronics》刊登了一篇描述爬樹機器人的論文。論文作者設計了一款名為 Amaran 的爬樹機器人，它可以代替人類採摘員爬上高達十幾米的椰子樹採摘椰子。
實驗室中模擬爬樹採摘。
實地場景中爬樹採摘椰子。
論文一作、印度甘露大學（Amrita Vishwa Vidyapeetham University）助理教授 Rajesh Kannan Megalingam 表示，該團隊從 2014 年就開始研發這款機器人了。他說道：「世界上不存在兩棵完全相同的椰子樹。除了大小不同，椰子簇和葉片的排列也是獨一無二的。所以，設計出一款完美的機器人極具挑戰性。」
在實驗室測試過程中，Megalingam 及其同事發現，當樹幹與垂直軸的傾角達到 30 度時，Amaran 能夠順利爬上椰子樹。在一些特定環境條件下，很多椰子樹都是以這樣的傾角生長，由此為這款機器人提供了豐富的實際操作場景。
Megalingam 等人在論文中詳細解釋了 Amaran 的設計過程以及技術細節。
論文連結：https：//sci-hub。tw/10。1109/tmech。2020。3014293
設計過程和技術細節
為了順利爬上椰子樹，Amaran 必須依賴一個能夠緊扣住不同直徑椰子樹的環形軀幹。就整體結構而言，該機器人由四部分組成，分別是控制模組、馬達驅動、電源管理元件和無線通訊介面。
Amaran 的系統架構如下圖 1 所示：
首先來看一下 Amaran 的攀爬器（文中稱為 Robotic Climber），它有八個輪子，從而可以在樹上爬上爬下，還可以繞著樹幹旋轉。
Robotic Climber 的結構如下圖 2 所示：
有了攀爬裝置，Amaran 只實現了爬樹的功能。要想成功採摘椰子，還需要一個採摘裝置，這時機械臂（文中稱為 Robotic Harvester）就要大展身手了。
Robotic Harvester 是一個有四個自由度的機器臂，還配有一個旋轉式切割機（rotary cutter）作為末端執行器（end effector）。
包括電動切割機在內，Robotic Harvester 的總重量約 7 千克，總長度為 1 米。
整體裝配圖如下圖 3 所示：
地面操作員可以採用兩種型別的控制器來控制機器人的動作：基於操縱桿的控制器和基於智慧手機的 APP。
下圖 4 為操縱桿控制器的原理圖，包含五個重要的元件，即操縱桿、MCU（微控制單元）、藍芽、電源管理和按鈕。
當 Amaran 在椰子樹頂部時，地面操作員使用一個智慧手機 App Aroha 來驅動攀爬器和機械臂，該 App 的原理示意圖如下：
最後，如果 Amaran 的主電池耗盡，備用電池會自動續上，幫助機器人返回地面。
參考連結：https：//spectrum。ieee。org/automaton/robotics/industrial-robots/amaran-tree-climbing-robot-can-safely-harvest-coconuts
