近日(rì),西北农(nóng)林科技大学(简称:西农(nóng)大)机械(xiè)与电子工程学院杨福增(zēng)教(jiāo)授(shòu)团队研发(fā)的苹果(guǒ)双臂采摘机(jī)器人,在白水苹(píng)果试验示范(fàn)站(zhàn)完成了果园实地试验。
杨福增教授(右三)与团队学生(shēng)在讨论苹果(guǒ)采摘机器人的创新升级
苹果采摘机器人(rén)研究是国内外农业机器人领域(yù)的(de)研(yán)究热点和(hé)难(nán)点之一(yī),涉及机械、电子、控制、人工智(zhì)能等多个学科,技术(shù)门槛高、研(yán)发难(nán)度大。
2018年(nián),在农业农村部苹(píng)果全程机械(xiè)化科研基地(dì)建设项目和陕西省苹果科技重(chóng)大专项的支持下,杨福增教授从丘陵山地农机研究团队中分出一个(gè)课题组,开始研究苹果采摘机器人,到2021年(nián)3月就研发出第一台单臂采摘机(jī)器人,当年(nián)9月,这台机器人首次走进(jìn)白水苹果(guǒ)试验示范站。
今年(nián)亮相(xiàng)的这台机器(qì)人是在原来的基(jī)础上进一步完善,又增加了一支采摘手臂(bì)。它主要由(yóu)底盘、处理器、控制器(qì)、深度相机(jī)和(hé)采摘手(shǒu)臂等(děng)组成,并与前后两台装载(zǎi)运输机(jī)器人一起组成一个苹果采摘(zhāi)转(zhuǎn)运多机器人系统。
机器人首先要能瞪(dèng)大“眼睛”看(kàn)得准(zhǔn)树上的苹果,其次“手脚”协调(diào)能够得着苹果,最(zuì)关键的是“大脑”能(néng)把“眼睛(jīng)”看(kàn)到的信息智能化处理后快速、有效地传导给采摘手。
据了解,从一张白纸上(shàng)画蓝图,到实(shí)实(shí)在在的苹果采摘机(jī)器人实物样机下地工作,全国高(gāo)校中仅(jǐn)有南京农业大学、江苏大学和西农大(dà)等少数几(jǐ)个高校把梦想变成现(xiàn)实。
研(yán)讨机器人(rén)手臂抓取(qǔ)苹(píng)果的技巧
据统计,我国苹果(guǒ)采摘作(zuò)业约占整个生产过程(chéng)作业量的(de)40%、占总生产成(chéng)本的50%~70%。果园(yuán)采摘从“梯子(zǐ)+篮子”的传统模式迈向机器人(rén)自主协同(tóng)作业方式,意义重大。
“明年我们(men)计划开发出四臂机器(qì)人。”杨福增教授表示,“团队今(jīn)后将(jiāng)围绕机器人采摘的‘快速、无损’持(chí)续攻关(guān),并增加夜间采摘试验,同时以关键技术(shù)、算(suàn)法等科技优势与(yǔ)相关企业进行产学研用一体化合(hé)作,尽快让先进实用的采摘转运多机器人系统(tǒng)投身于苹果产业高效发展。”
研(yán)究(jiū)生们(men)正在白水苹(píng)果试验示范站调(diào)试苹(píng)果双臂采摘机器人系统
从公开文献资料看,相较于美国华盛顿州立大学(xué)的苹果采摘(zhāi)机(jī)器人,目前(qián)西农大苹果采摘机(jī)器人在多方面实现了赶超:一是识别时间快,华盛顿州立大学是1.5秒(miǎo),西(xī)农大为0.015秒;二是(shì)采摘方式灵巧,华盛顿州立(lì)大学是拉拽分离,西农大为(wéi)仿生旋转拉拽,能耗(hào)小(xiǎo);三是(shì)采摘手臂多,西农大成功创(chuàng)制了一种双(shuāng)臂苹果采摘机器人,两臂协(xié)同(tóng),大大提高(gāo)了(le)整(zhěng)机采(cǎi)摘(zhāi)效(xiào)率。
通讯(xùn)员(yuán) 靳军 全媒(méi)体记(jì)者(zhě) 胡润(rùn)田