近日(rì),西北(běi)农林科(kē)技大学(简称:西农大)机(jī)械(xiè)与电子工(gōng)程学院杨福增教授团队研(yán)发(fā)的(de)苹(píng)果(guǒ)双臂采(cǎi)摘机器人,在白水苹果试验示(shì)范站完成(chéng)了果(guǒ)园(yuán)实地(dì)试验。
杨福增教授(右三)与(yǔ)团队学生在(zài)讨(tǎo)论苹果(guǒ)采摘机(jī)器(qì)人(rén)的创(chuàng)新升级
苹果采摘机器(qì)人研究是国内外农(nóng)业(yè)机器人领(lǐng)域的研究(jiū)热点(diǎn)和难点之一,涉及机械、电子、控(kòng)制、人工智能等多个学科,技术门(mén)槛高、研(yán)发(fā)难度(dù)大。
2018年,在农业农村(cūn)部苹果全程机械化科研基地(dì)建设项(xiàng)目和陕西省苹果科(kē)技重(chóng)大专项的支持下,杨福增教授从丘陵山地(dì)农机研究团队(duì)中分出一个课题组,开始研究苹果采(cǎi)摘机器人,到2021年3月就研发出第一台单(dān)臂采摘机器人,当年9月,这台机器人首(shǒu)次走进白水苹果试验(yàn)示范站。
今(jīn)年(nián)亮相的这(zhè)台机(jī)器(qì)人是在原来的基础上(shàng)进一步(bù)完善,又增加了一支采摘手臂。它主(zhǔ)要由底盘、处理器、控制器、深度相机(jī)和采摘(zhāi)手(shǒu)臂等组成,并与前后两台装载运输(shū)机器人一起组成一个(gè)苹(píng)果(guǒ)采(cǎi)摘转运多机器(qì)人系统。
机器人首(shǒu)先要能(néng)瞪大“眼睛”看(kàn)得准树(shù)上的苹果,其(qí)次(cì)“手脚”协调(diào)能够得着苹果(guǒ),最关键的是“大脑(nǎo)”能把“眼睛”看到的(de)信息(xī)智能化处理后快速(sù)、有效地(dì)传导给采摘手。
据了解,从一张白纸上画(huà)蓝图,到实实在在的苹果采摘机器人(rén)实物样机(jī)下地工作,全国高校中仅有(yǒu)南京农业大学、江苏大学(xué)和西农大等少数几(jǐ)个高校把梦想变成(chéng)现实。
研讨机器人(rén)手臂抓取苹(píng)果的技巧
据统计,我国苹果采摘作业约占整个生产过(guò)程作业量的40%、占总生(shēng)产成(chéng)本(běn)的50%~70%。果园采摘从“梯(tī)子+篮子”的传统模式迈向机(jī)器人自(zì)主(zhǔ)协同(tóng)作业方式,意(yì)义(yì)重大。
“明年我(wǒ)们计划开发(fā)出四臂机器人(rén)。”杨福增教(jiāo)授表示,“团队今后将围绕机器(qì)人(rén)采摘的‘快速、无损’持续攻关,并(bìng)增加夜(yè)间采(cǎi)摘试(shì)验,同时以(yǐ)关键技(jì)术、算法(fǎ)等科技优势与相关企(qǐ)业(yè)进行产学研用一体化合作,尽快让先进实(shí)用的采摘转运多机器人(rén)系统投身于苹果产业高效发展。”
研究生们正(zhèng)在白水苹(píng)果试验示范站调试(shì)苹果双臂(bì)采摘机器人系(xì)统
从公开文献资料看(kàn),相较(jiào)于美国华(huá)盛(shèng)顿州立(lì)大学的苹果(guǒ)采摘机器人,目前西农大苹果采摘机器人(rén)在(zài)多方面实现了赶超(chāo):一是(shì)识别时间快,华盛顿州立大学是1.5秒,西(xī)农大为0.015秒;二是采摘方式灵巧,华盛顿州立(lì)大学(xué)是拉拽分离(lí),西农大(dà)为仿生旋转拉拽,能耗(hào)小(xiǎo);三(sān)是采摘手臂多,西(xī)农(nóng)大成功创制了一(yī)种双(shuāng)臂苹(píng)果采摘机器人(rén),两(liǎng)臂(bì)协同,大大提高了整机采(cǎi)摘效率。
通讯员 靳军 全媒体记(jì)者 胡润田