果园机器人

 

　　8月11日，成都天府童村无人农场内，工程师韩伟正忙着调试设备。最近，他们初步研发出一款水果采摘机器人，可在8秒内摘下一个苹果，并能判别出苹果的不同品种和成熟度。“随着农业机器人的推广应用，可极大减轻农民的采收劳动负担。”韩伟说。

　　成都天府童村无人农场位于四川天府新区成都直管区白沙街道，这里是中国农业科学院农业资源与农业区划研究所（下称“中国农科院资划所”）智慧农业创新团队的技术集成示范基地，在国内率先集成了多款面向果园生产管理的机器人，包括智能巡田、无人化除草和喷药、水果采摘等。近日，记者来到这里，探访果园里的“黑科技”。

　　智能尖兵多款机器人协同作业

　　在天府童村无人农场内，几个集装箱搭建的房子引人注目，这便是中国农科院资划所的智慧果园研发基地。基地四周是十几亩郁郁葱葱的柑橘林，是科研人员的试验田。

　　集装箱房屋内，韩伟正和一台水果采摘机器人进行实战演练。机器人大约80厘米高，下半身是一个移动小车，上半身带有一只长长的机械手臂，头部安装了两个摄像头。

　　“别看它个头不高，功能可不小。”韩伟介绍道，“这两个镜头相当于它的眼睛，可以对水果进行识别和定位。”韩伟拿起一个苹果放到它面前，它呆呆地看了两秒钟后，迅速伸出机械手臂抓住了苹果，然后将果子准确放进篮子里。机械手臂的末端由硅胶制成，可以无损伤地采摘水果。

　　这种近乎人工的采摘是如何做到的？“我们前期筛选了8000余张不同品种的苹果在不同形态下的图片，让机器进行深度学习。”韩伟说，目前这款机器人不仅能够判别苹果的颜色、大小、成熟度，还能判断果实是否被树枝遮挡，能根据采摘位置规划路径，完成采摘和放篮等任务，采摘的准确率达90%以上。

　　采摘机器人还有一个“小伙伴”——运输机器人。“运输机器人是果园里的‘小工兵’，通过我们研发的协作系统，能实现跟随与搬运，它们一个采摘，一个运输，巴适得很。”韩伟说，水果采摘是劳动密集型工作，虽然目前机器人的采摘效率还赶不上人工，但它胜在可以24小时作业，降低劳动成本。

　　，要实现果园无人化生产管理远不止于此。在基地内，语音控制、视觉识别、无人驾驶、人工智能等技术都派上了用场。目前中国农业科学院智慧农业研究团队已研发出无人喷药机器人、无人除草机器人、智能巡田机器人等多款果园作业装备。

　　无人喷药机器人能利用果园地图辨别病虫害发生的位置，实现“有树才喷、树密多喷、虫害处多喷、掉头处不喷”；无人除草机器人可以根据果园的“杂草分布图”智能规划路径，利用激光扫描仪进行定位导航，通过无人驾驶技术实现自主无重复除草，“有点类似于家里的自动扫地机器人。”韩伟介绍，初步估算，这两款机器人一天的植保面积分别可达50亩，是人工的5倍以上。

　　农业大脑天空地一体化搜罗农业情报

　　要实现果园智能化无人化转型，背后需要一套强大的数据获取和处理分析系统。“我们已经在农场内构建起天空地一体化的农情智能感知装备。”中国农科院资划所研究员史云介绍道，农业的生产决策，有赖于全方位的农情信息，包括果园的土壤状况、气象环境、水肥动态，果树的生长状况、病虫害数据等。

　　而这些数据，正是借助遥感卫星、无人机、物联网技术、土壤墒情传感器等各类设备获取。果园里安装了6台土壤墒情传感器，可以采集土壤中的温湿度、盐度、水分等数据；通过无人机低空盘旋，可以判读果树的宏观长势，精准采集单株果树的产量、病虫害等信息；奔走于果园间的巡田机器人，则能近距离感知田间的细微变化，捕捉果树的温度、湿度、病虫草害等数据……

　　“天空地海量数据，就像血液一样汇入超强的智慧农业大脑——田间服务一体机中，再通过边缘计算装置和人工智能算法，实现前端智能决策。”史云介绍，智慧农业大脑完成数据处理后，会生成各种机器人作业处方图，再通过田间服务一体机下发给前端的作业机器人，这样机器人就能自主完成作业。

　　未来，田间服务一体机可以与平板电脑、手机等终端设备连接，农民就可以实时收取农情提醒信息，控制智能机器人并观察它们的作业情况。

　　目前，这些蓝图仍在绘制当中。中国农科院智慧农业研究团队于2019年12月入驻成都，与成都农业科技中心等单位共同在成都建立研发基地，常驻研发团队成员有10余人，主要围绕果园无人化方向，进行技术和装备的研发与示范。

　　“当前几款机器人还在试验阶段，预计最快2年之后才能推向市场。”史云介绍，无人果园还面临技术不成熟、智能机器人购买和维护成本高昂等难题。

　　“比如智能采摘机器人，我们目前研发了8个月左右，但要在非标准化的果园中使用，难度较大。”韩伟介绍，果实的遮挡、摇动，外形、颜色的变化都会影响采摘效果，而且机器人要自如开行，对果园的行间距要求较高。

　　四川是水果大省，特别是晚熟柑橘规模在全国排名第一。不过，四川的果树普遍种植在丘陵山区，地块小，目前还不适宜大面积推广智能机器人。未来，该研发团队将结合四川的产业实际和地形条件，定制研发果园机器人，满足不同场景的果园需求。“相信通过反复试验和产品迭代，无人果园将不再遥远。”韩伟说。