有沒有能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。

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，分別是控制模塊、馬達驅動、電源管理組件和無線通信接口。

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類型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能手機的APP。

下圖4 為操縱桿控制器的原理圖，包含五個重要的組件，即操縱桿、MCU（微控制單元）、藍牙、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能手機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。