近日,西(xī)北农林(lín)科技大学(简(jiǎn)称:西农大(dà))机械与电(diàn)子工程学院杨福(fú)增教授团(tuán)队研发的苹果(guǒ)双臂采(cǎi)摘机器人,在白水苹果试验示范站完成(chéng)了果(guǒ)园实(shí)地试验。
杨(yáng)福增(zēng)教授(右三)与团队学生在讨论(lùn)苹果采摘(zhāi)机(jī)器(qì)人的创新升级
苹果采摘机器(qì)人(rén)研究(jiū)是国内外农业机器人领域(yù)的研究热点和难点之一(yī),涉及机械、电子、控制(zhì)、人工智能等多个(gè)学科,技(jì)术门槛高(gāo)、研(yán)发难度大(dà)。
2018年,在(zài)农业农村部苹果全程机械化科(kē)研基地建(jiàn)设项目和陕西省苹果科技重大(dà)专项的(de)支(zhī)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(gè)课(kè)题(tí)组,开始研究(jiū)苹果采摘机器(qì)人,到2021年3月就研发出第(dì)一台(tái)单(dān)臂采摘机器人,当年9月,这台机器人首次走进白水苹果试验示范站(zhàn)。
今年亮(liàng)相的(de)这台机器人是在原来的基础上进一(yī)步(bù)完善(shàn),又增加了一支(zhī)采摘手(shǒu)臂。它主要由底盘、处理器、控制器、深度相机和采摘手(shǒu)臂等组成,并与前后两台装(zhuāng)载运输机器人一起组成一个苹果采摘转运多机器(qì)人系(xì)统。
机(jī)器人首(shǒu)先要能瞪大“眼睛”看得准树(shù)上(shàng)的苹果,其次“手脚”协调能够(gòu)得着苹果,最关键的是“大脑”能把“眼(yǎn)睛”看到的信息智能化处理后快速、有效(xiào)地传导给采摘手。
据了解,从一(yī)张白纸上(shàng)画蓝图,到(dào)实实在在的苹果采摘机器人实物样机下地(dì)工作,全国高(gāo)校中(zhōng)仅有南京农业(yè)大学、江苏大学和西农大等少数几(jǐ)个高校(xiào)把梦想变(biàn)成现实。
研讨(tǎo)机器人手(shǒu)臂抓取苹(píng)果的技巧(qiǎo)
据(jù)统计,我国苹果(guǒ)采摘作业约(yuē)占(zhàn)整个生产过程作业量的40%、占总生产成本的(de)50%~70%。果园采摘从“梯子+篮子”的传统模式(shì)迈向机器人(rén)自主(zhǔ)协同作业(yè)方式,意义重大(dà)。
“明年我们计划(huá)开发出四臂机器人(rén)。”杨(yáng)福增教授(shòu)表示(shì),“团队今(jīn)后将围(wéi)绕机(jī)器(qì)人(rén)采摘的‘快速、无损’持(chí)续攻关,并(bìng)增加夜(yè)间采(cǎi)摘(zhāi)试验,同(tóng)时以关键(jiàn)技术、算法等(děng)科技优势与相(xiàng)关企业进行(háng)产学研用(yòng)一体化合作,尽快让先进实(shí)用(yòng)的采(cǎi)摘转运多机(jī)器人系统投身于苹果(guǒ)产(chǎn)业(yè)高效(xiào)发展。”
研究生们(men)正在白水苹(píng)果(guǒ)试验示范站调试苹果双臂(bì)采摘机器人系统
从公开(kāi)文献资料看(kàn),相较于美国华盛顿(dùn)州立大(dà)学(xué)的(de)苹果采(cǎi)摘机器人,目前西农大苹果采摘机器(qì)人在多方(fāng)面实现(xiàn)了赶超:一是识别时间快,华盛顿州立大学(xué)是1.5秒,西农大为0.015秒;二(èr)是采摘方式灵(líng)巧,华盛顿州立(lì)大学是拉拽(zhuài)分离,西农大为(wéi)仿(fǎng)生旋转拉(lā)拽,能耗小;三是采摘手(shǒu)臂(bì)多(duō),西农大成(chéng)功创制了一种双(shuāng)臂苹果采摘机器人,两臂协(xié)同(tóng),大大(dà)提高了整机采摘效率。
通讯(xùn)员 靳军 全媒体记者 胡润田