“智能摘果工”走进田间地头

在福建农林大学的果园中,有20名工人正在辛勤工作,但他们很快就能被一台智能机器人取代了。这台机器人由福建省农业机械化管理局的陈立新高级工程师给出评价,称其单台的日均采摘量能达到15到20名熟练工人的水平,还能把综合采摘成本降低约60%。福建农林大学联合上海交通大学、中国科学院自动化所一起进行研究,将“基础研究-技术开发-场景应用”整合在一起。徐朝晖教授带领的团队在5年时间里攻克了三大难题,把履带式底盘和七自由度机械臂结合起来,给机器人装上了可以走20度以下坡地的腿。这个机器人之所以厉害,是因为它有三个关键系统:用激光雷达和双目视觉做的环境感知系统能画出0.5厘米精度的地图;用深度学习算法做的果实识别系统在枝叶挡住的情况下也能保持95%的准确率;最特别的是那个像手一样软的末端执行器,它能模拟人捏果子的动作,还能感知果子有多软或者多熟。林振华教授说这不仅是结构上的创新,更是作业理念的改变,因为它让机器有了触觉。 这个团队用了3000多组实验数据来验证这项技术,为柔性作业打下了基础。徐朝晖团队还把这种理念引入到果园作业中,让机器具备感知果实成熟度与表皮硬度的能力。在中国科学院自动化所的帮助下,他们实现了50到500克力的自适应调节。徐朝晖团队开发出了适用于坡度20度以下丘陵地形的移动作业平台。他们通过五年攻关创新地将履带式全地形底盘与七自由度机械臂相结合。这个机器人的核心技术突破体现在三大系统:环境感知系统、果实识别系统和力反馈-柔性末端执行系统。 长期以来山地果园机械化作业存在复杂地形通过性差、果实识别定位精度不足、采摘过程损伤率高三大技术瓶颈。传统机械装置在坡地作业时易发生侧滑,刚性机械手常导致果实表皮损伤或果柄撕裂。科研人员给这款被称为“智能摘果工”的装备装上了多传感器系统的履带式底盘,并给它配上了三维视觉识别功能的机械臂和末端仿生硅胶抓手。随着我国农村劳动力结构变化,果园采摘环节的人工成本已占生产总成本的40%以上。在福建农林大学的实验果园里,这台搭载多传感器系统的履带式机器人正在沿着15度斜坡自主行进。 这款被科研人员称为“智能摘果工”的装备给我国农业机械化带来了智能化、精细化转型的重要突破。柔性作业破解了农业机械化难题。“这不仅是机械结构的创新”,项目首席科学家林振华教授指出,“更是农业作业理念的变革”。在国家重点研发计划“智能农机装备”专项支持下,福建农林大学、上海交通大学和中国科学院自动化所展开深度合作。目前已申请发明专利23项,其中8项核心技术获得专利授权。在乡村振兴战略全面推进的背景下,这类融合人工智能与精密制造的技术成果正为破解丘陵山区农业机械化难题提供创新方案。 随着第五代移动通信技术与物联网平台的加速融合,未来将有更多“会思考、能感知”的智能装备走进田间地头。从实验室走向果园,这台闪耀着金属光泽的“智能摘果工”不仅代表着我国农业工程技术的进步,更预示着农业生产方式的深刻变革。随着第五代移动通信技术与物联网平台的加速融合,未来将有更多“会思考、能感知”的智能装备走进田间地头,为中国特色农业现代化注入科技动能。