近日,西(xī)北农林科技大学(简称:西农大)机械与(yǔ)电子工程学院(yuàn)杨福增教授团队研发的苹果(guǒ)双(shuāng)臂采(cǎi)摘机(jī)器人,在白水苹(píng)果(guǒ)试验示范站完成(chéng)了果园(yuán)实地试验。
杨福增教授(右三)与团队学生在讨论(lùn)苹果采摘机器(qì)人的创新升级
苹果采(cǎi)摘机器人研究(jiū)是国内外农业机器(qì)人领域的研究热点和难点之一,涉及机械、电子、控制、人工智能等多个学科,技(jì)术门槛高、研发难度大。
2018年,在农业农村部苹果全程机械化科(kē)研基地建设(shè)项目(mù)和陕(shǎn)西省苹果科技重大专项的支持下,杨福增教授从(cóng)丘陵山地(dì)农机研究团队(duì)中分出一个(gè)课题(tí)组,开始研究(jiū)苹果(guǒ)采摘机器人,到(dào)2021年(nián)3月(yuè)就研发出第一台单(dān)臂采摘(zhāi)机器(qì)人,当(dāng)年9月,这台机器人首次走进白水苹果试验示范站。
今年亮相的(de)这(zhè)台机器人是在原来的基(jī)础上进(jìn)一步完善,又增加了一支采(cǎi)摘(zhāi)手臂。它主要由底盘、处理器、控制(zhì)器(qì)、深度相机和采摘手臂等(děng)组成,并与(yǔ)前后两台装载运(yùn)输(shū)机(jī)器人一起组成(chéng)一个苹果采摘转运(yùn)多机器人(rén)系统(tǒng)。
机器(qì)人首先(xiān)要能(néng)瞪大“眼睛”看(kàn)得准(zhǔn)树上的苹果(guǒ),其次“手脚”协调(diào)能够得着苹果,最关键的是“大脑”能把“眼(yǎn)睛”看(kàn)到的(de)信息智(zhì)能化处理(lǐ)后快速、有效地传导给采摘手。
据(jù)了解,从(cóng)一张(zhāng)白纸上画蓝图,到实实在在(zài)的苹果采摘机器人实物样机下地工作,全国(guó)高校(xiào)中仅有南京(jīng)农业大(dà)学、江苏大学和西(xī)农大(dà)等少数几个高校把(bǎ)梦(mèng)想变成(chéng)现实。
研(yán)讨机(jī)器人手臂(bì)抓取(qǔ)苹(píng)果的技巧
据(jù)统(tǒng)计,我国苹果采(cǎi)摘(zhāi)作业约占(zhàn)整个生产过(guò)程作业量的40%、占总生(shēng)产成本的50%~70%。果(guǒ)园采(cǎi)摘从“梯子+篮子”的传(chuán)统模式迈向机器人自主协同作(zuò)业方式,意义重大。
“明年我们计划开发出四臂机器(qì)人(rén)。”杨(yáng)福增教授表示(shì),“团队今后将围绕机器(qì)人采摘的‘快(kuài)速、无损(sǔn)’持续(xù)攻关(guān),并增加夜间采(cǎi)摘试验,同时(shí)以关键技(jì)术、算法(fǎ)等科技优势与相关企业进行产学研用一体化合作,尽快让先进实用的(de)采摘转运多机(jī)器人系(xì)统投身于苹果(guǒ)产业高效发(fā)展。”
研究生们正在白水苹果试(shì)验示范站(zhàn)调试苹果(guǒ)双臂采摘(zhāi)机器人系统
从公开(kāi)文献资料看,相较于美国(guó)华盛(shèng)顿州立大学的苹(píng)果采摘机器人(rén),目前(qián)西农大苹果采摘机器人在多(duō)方面实(shí)现了赶超:一是识别时间快(kuài),华盛顿州立大学是1.5秒,西农大为(wéi)0.015秒;二是采摘方式灵巧,华盛顿州立大学是拉(lā)拽分离(lí),西农大为仿生旋转拉拽(zhuài),能耗小(xiǎo);三是(shì)采摘手臂多,西农大成功(gōng)创(chuàng)制了(le)一种双臂苹果(guǒ)采摘机器人,两臂(bì)协(xié)同,大大提高了(le)整机采摘效率。
通讯(xùn)员(yuán) 靳军 全媒体(tǐ)记(jì)者(zhě) 胡润田