近日,西(xī)北农林科技大学(简称:西农大)机械与电子(zǐ)工程学院杨(yáng)福增(zēng)教(jiāo)授团队研发的苹果双臂采(cǎi)摘机器人,在白水苹果试(shì)验示范站完成了果园实地试验。
杨福增教授(shòu)(右三)与(yǔ)团队学生在(zài)讨论苹果采摘机器人的创新升级
苹果采摘机(jī)器人研究是国内外农业(yè)机器(qì)人领域的研究热点和难点之(zhī)一,涉及机械、电子、控制、人工智能等多个学科,技术门槛高、研发难度大。
2018年(nián),在农业农村部苹果全程机械化科研基(jī)地建设(shè)项目和陕西(xī)省苹(píng)果科技(jì)重大专项的支持下,杨福增(zēng)教授(shòu)从丘陵山(shān)地(dì)农机研(yán)究团队中分(fèn)出一个课题组,开始研究苹果采摘(zhāi)机器人(rén),到(dào)2021年3月就研发出(chū)第一台单臂采(cǎi)摘机器人,当年9月,这台机器人(rén)首次走(zǒu)进白水苹(píng)果试验示范站。
今年亮相的这台机器人是在原来的基础(chǔ)上进一步完(wán)善,又增(zēng)加了一支采摘手臂。它(tā)主要由底盘、处理器(qì)、控制器、深度相机和采(cǎi)摘手臂等组成,并与前后两台装载(zǎi)运输机器人一起组(zǔ)成一个苹果(guǒ)采摘转运(yùn)多机(jī)器人系(xì)统。
机器人首先要(yào)能瞪大(dà)“眼(yǎn)睛(jīng)”看(kàn)得准(zhǔn)树上的苹果,其次“手脚”协调能(néng)够(gòu)得着(zhe)苹果,最关键的是(shì)“大脑”能把“眼睛”看到的信息智能化处理后快速、有效地传导给采摘手。
据了解,从一张白纸上画蓝图,到实实在在的苹果采摘机器人实物样机(jī)下地工作,全国高校中仅(jǐn)有南京农业(yè)大(dà)学(xué)、江苏大学和西农大等少数几个高校把梦想变成现实。
研讨机(jī)器(qì)人手(shǒu)臂抓取苹果的(de)技巧
据统计,我国(guó)苹(píng)果采摘作(zuò)业约占整个生产过程作业量的40%、占总生产成本的50%~70%。果园采摘从“梯子+篮子”的传统模式迈向(xiàng)机器人自主协(xié)同作(zuò)业方式,意义重大。
“明年我们计划(huá)开发出四臂机器人。”杨(yáng)福增教授表示,“团队今后将围(wéi)绕机器(qì)人采摘的‘快(kuài)速、无损(sǔn)’持续(xù)攻关,并增加夜间采(cǎi)摘试验,同时(shí)以关键技(jì)术、算法等科技优势(shì)与相关企业进行产学研用一(yī)体化(huà)合作,尽快让先(xiān)进实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(yán)究生们正在白水(shuǐ)苹果试验示范站调试苹果双臂采摘机器人系统
从公开文献资料看,相(xiàng)较(jiào)于美国华盛顿(dùn)州立大(dà)学的苹果采摘机(jī)器(qì)人,目前西农大苹果采摘机(jī)器人在多方面实现了赶(gǎn)超:一是识别时(shí)间快,华盛顿州立大(dà)学是1.5秒(miǎo),西农大为0.015秒;二是(shì)采摘方式灵巧,华盛顿州立大学是拉拽分离,西农大为仿生旋转拉拽,能耗小;三是采摘手臂(bì)多(duō),西(xī)农大成功(gōng)创(chuàng)制了(le)一种双臂(bì)苹(píng)果(guǒ)采摘(zhāi)机器人,两臂协同(tóng),大大提(tí)高(gāo)了整机采摘(zhāi)效率。
通讯员 靳军 全媒体记者 胡润田