2050年我们需要500万机器人摘水果

在不久前盛大开幕的世界机器人大会上，一个引人注目的展台汇聚了众多目光，那是农用采摘机器人的展示区域。

现场工作人员热情地介绍了一款农用采摘机器人的工作原理：它仿佛拥有与人类手相似的神奇功能，能够模仿人类摘果的动作。机器臂前端装备着蓝色的柔软爪子，轻柔地抓住猕猴桃，然后巧妙地摇摆爪子，将果实从藤蔓上摘取下来。被摘下的猕猴桃顺着软管滑落，安全地落入旁边的小筐中。

人们或许会觉得，人类用手摘果子似乎轻而易举，但要让机器人完成这一动作却是一项巨大的挑战。在农业自动化领域，果实采摘环节的攻克可谓是难上加难。其中涉及到三大难点：机器人需要在枝叶的遮挡下精准定位果实的位置，识别哪些果实已经成熟、可以采摘；机器人需要以不损坏果实的方式将其摘下。

令人欣喜的是，在近年来，采摘机器人在产业上取得了一些突破。美国和以色列的某些公司在这一领域崭露头角。从实验室走到农田，采摘机器人面临的远不仅仅是技术难题。作为劳动力的替代品，成本和效率始终是采摘机器人商业化道路上的关键痛点。

杭州乔戈里公司的销售负责人朱工在接受极客公园采访时透露，他们的创业历程已经走过了三年多的时间。此前，他们的设备主要提供给一些科研院校和机关单位进行半合作半销售的方式，而现在他们觉得市场已经显现出一些积极的迹象，人们开始考虑采用设备替代人工。此次参展，他们也是希望能够了解市场对于采摘机器人的需求和反馈。

小小的采摘环节，背后隐藏着巨大的需求。在水果生产链条中，采摘是最耗时、最耗力的部分。果农的经营成本中，雇佣采摘工人的费用占据了相当大的比重。当前劳动力市场的大背景下，农业劳动力流失、人口老龄化加剧、雇佣成本逐渐上升等问题使得这一环节亟需改进。

以色列的采摘机器人公司TevelAeroboticsTechnologies提供的数据显示：到2050年，人口将增长40%，水果产量需要翻一番；农业就业人数将减少一半，这将导致500万水果采摘者的短缺，全球将有超过10%的水果无法收获。这充分说明了“机器换人”在采摘环节的需求并非假想，也解释了为什么一些公司愿意在这个领域投入时间和精力。

从20世纪60年代工业机器人刚刚起步时，美国学者SchertzCE和BrownGK就看到了机器人在人力替代上的潜力。早期的机器采摘方式相对粗糙。其中，果树采摘应用最广泛的是震荡法，这种方式可能会损伤树木，并且导致果实在下落过程中受损。水果采摘需要更精准、更安全的技术。随着机器人视觉、人工智能等技术的不断进步，一批技术研究员和初创公司开始投入到更自动化、更智能的采摘机器人的研发中。

例如，美国初创公司AbundantRobotics的机器人采苹果视频曾在网上引起轰动。他们采用了一种真空吸取的采摘方式，将识别到的成熟苹果吸取到设备中。这种“吸”的方式减少了苹果的表皮损坏，并将单个苹果的采摘时间控制到了惊人的2秒。

乔戈里的最新一代产品也采用了真空吸取的方式，并进行了改进以提高设备的兼容性和使用率。他们在测试中发现，对于一些更软的水果如草莓和西红柿等，真空吸取容易造成果体损坏。如何轻柔地摘下水果一直是采摘机器人的重要研究课题。英国普利茅斯大学的研究机构FieldworkRobotics开发了一款采摘覆盆子的机器Robocrop，其机械手上采用了柔软的夹垫材料和压力传感器来保证在施加力量时不会损伤果实。乔戈里的产品也加入了软爪结构以便进行更多的操作如拽、掰等以适应不同类型的水果采摘需求。尽管机械手可以适用于多种水果的采摘方式但其操作时间相对较长一般需要6至7秒与吸取的方式相比仍显逊色。最近以色列的TevelAeroboticsTechnologies凭借其创新的无人机水果采摘技术荣获了RBR50机器人创新奖这一技术将无人机应用到了水果采摘上开启了全新的篇章。他们为每架无人机配备了先进的视觉系统，用于精准定位和识别，同时集成了采摘机械臂和灵活的抓手。这些无人机从地面控制车辆中获取能量，并将采摘的水果精心放置在采摘平台上。更轻巧灵活的无人机，甚至能够轻松飞至树梢进行采摘。

随着机器采摘技术的不断进步，乔戈里机器人公司取得了令人瞩目的成果。通过深度学习和分析近万张猕猴桃照片，他们的机器人已能像经验丰富的果农一样，根据水果的质量和大小进行精准分类，准确率高达90%。在三年多的研发努力下，他们的设备已成功应用于猕猴桃、苹果、西红柿、草莓和梨的采摘。

尽管目前仍存在一些问题，如树叶遮挡导致的水果识别困难，以及机械臂复杂构造导致的采摘时间较长，但随着人工智能技术的飞速发展和更多创新者的加入，这些问题将很快得到解决。

农机的智能化之旅，需要与农艺紧密结合。以乔戈里的智能采摘机器人项目为例，该项目自2019年1月立项后，就被列为浙江省重点研发计划。朱工分享了一个观点：在国内开发采摘机器人面临更多挑战。尽管对于一些标准化种植的作物如草莓和小西红柿，机器采摘已经相对成熟，但国内的种植标准化程度仍然较低，这增加了机器采摘的复杂性。

高架栽培模式，一种源于荷兰的种植方式，通过全程的种植到采摘配合，实现了高度自动化和机械化。这种种植方式的标准化，在一定程度上减少了采摘过程中的难题。对于机器人来说，标准化的种植环境更有利于其精准路径规划和采摘节拍设置。

在国内，采摘机器人面临的最大挑战之一是人力成本相对较低。种植的标准化水平也是一大难题。一些国内公司选择从更规范的品类入手，例如多采科技选择的草莓采摘机器人。在应用到实际农场之前，有趣的场景也出现过：为了配合机器人的采摘，农场花费了四年的时间将苹果树训练成特定形状，确保苹果生长在一个平面上。这显示出机器人和环境之间的相互影响和成就。

实现智慧农业需要农机和农艺的紧密结合。国内正在出现标准化种植的趋势，一些农场考虑在扩建时直接采用智能农场模式，规范品类种植以便于后续的全程管理和采摘。除了种植规范，增加种植品类也是一大趋势。因为蔬果的采摘期有限，如果一台设备只能采摘一种作物，其他时间将会闲置。制造商正努力将更多功能集成到采摘机器人上，以覆盖作物的全流程生长。

价格问题是采摘机器人商业化的最大痛点。乔戈里现在的草莓采摘机器人价格约为40万元，这对农户来说是一笔不小的开支。疫情期间的招工难使得农户在考虑购置设备时面临更大的风险。尽管已有农场购买了设备用于猕猴桃采摘，但采摘机器人的市场仍然难以打开。即使在遥远的过去，如AbundantRobotics这样的公司在推出商业化的果园采摘解决方案时也曾面临困境。他们最终因为疫情期间未能打开市场而资金耗尽而清算。现在，以更“便宜”的方式重新设计的Abundant的机器人正在寻找突破。WavemakerLabs的创始人兼首席执行官巴克·乔丹（BuckJordan）透露：“先前团队每次在研发原型时，总是倾向于选择最昂贵的方案。”但他强调，在不影响性能的前提下，将成本降至10万美元以内并非难事。

显然，成本问题是采摘机器人领域的一大挑战。以Abundant为例，其案例清晰地展示了这一难题。与此RootAI也是降低成本的积极探索者之一。它的采摘机器人Virgo能够识别多种作物，如西红柿、辣椒和黄瓜等。在2021年，RootAI被AppHarvest以6000万美元收购。

谈及未来规划，RootAI的现任AppHarvest首席技术官表示：“我们现在的目标是降低机器人的成本，并计划在2023年推出正式版的Virgo。”在众多尝试商业化的企业中，降低成本似乎成为了共同的选择。而在商业模式的选择上，这些先行者的决策同样值得我们关注。

Abundant计划成为一个服务平台，通过拥有、维护、运输和操作机器人来“换取农场的合同付款”。这种被称为RaaS（机器人即服务）的模式展现了新的商业模式潜力。

与此Tevel团队也致力于帮助农民采摘水果，他们与美欧两家公司合作，整合技术为当地合作伙伴提供水果采摘服务。对于未来的商业模式，乔戈里告诉极客公园，他们目前主要还是以销售设备为主，但会根据市场需求在今年或明年进行批量投入。

今年的参展反馈相当积极。朱工表示：“今年有意向的客户确实很多。”他还补充道，“农户更倾向于使用设备替代人力，以规避管理问题。一些客户正在打造智能农场，并愿意在项目中加入采摘机器人。”看来，无论是降低成本还是探索新的商业模式，这些企业都在为采摘机器人的商业化之路不懈努力。