2022-11-16 10:13:32
“它首先要能瞪大‘眼睛’看得準(zhǔn)樹上的蘋果，其次‘手腳’協(xié)調(diào)能夠得著蘋果，最關(guān)鍵的是‘大腦’能把‘眼睛’看到的信息智能化處理后快速、有效地傳導(dǎo)給采摘手?！?1月15日記者獲悉，由西北農(nóng)林科技大學(xué)機(jī)械與電子工程學(xué)院楊福增教授團(tuán)隊(duì)研發(fā)的蘋果雙臂采摘機(jī)器人完成了果園實(shí)地試驗(yàn)，從白水蘋果試驗(yàn)示范站回到了學(xué)校。這是全國高校第一臺(tái)蘋果雙臂采摘機(jī)器人。
楊福增教授（右三）與團(tuán)隊(duì)學(xué)生在討論蘋果采摘機(jī)器人的創(chuàng)新升級(jí)。 攝影/靳軍
蘋果采摘機(jī)器人研究是國內(nèi)外農(nóng)業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)和難點(diǎn)之一，涉及機(jī)械、電子、控制、人工智能等多個(gè)學(xué)科，技術(shù)門檻高、研發(fā)難度大。據(jù)介紹，2018年在農(nóng)業(yè)農(nóng)村部蘋果全程機(jī)械化科研基地建設(shè)項(xiàng)目和陜西省蘋果科技重大專項(xiàng)的支持下，楊福增教授從丘陵山地農(nóng)機(jī)研究團(tuán)隊(duì)中分出一個(gè)課題組，開始研究蘋果采摘機(jī)器人，到2021年3月就研發(fā)出第一臺(tái)單臂采摘機(jī)器人，當(dāng)年9月，這臺(tái)機(jī)器人首次走進(jìn)白水蘋果試驗(yàn)示范站。
記者了解到，今年亮相的這臺(tái)機(jī)器人是在原來基礎(chǔ)上進(jìn)一步完善，又增加了一支采摘手臂。它主要由底盤、處理器、控制器、深度相機(jī)和采摘手臂等組成，并與前后兩臺(tái)裝載運(yùn)輸機(jī)器人一起組成一個(gè)蘋果采摘轉(zhuǎn)運(yùn)多機(jī)器人系統(tǒng)。
“從一張白紙上畫藍(lán)圖，到實(shí)實(shí)在在的蘋果采摘機(jī)器人實(shí)物樣機(jī)下地工作，全國高校中僅有我校等少數(shù)幾個(gè)高校把夢(mèng)想變成現(xiàn)實(shí)?！毖邪l(fā)團(tuán)隊(duì)相關(guān)工作人員介紹，從公開文獻(xiàn)資料看，相較于美國華盛頓州立大學(xué)的蘋果采摘機(jī)器人，目前西農(nóng)蘋果采摘機(jī)器人在多方面實(shí)現(xiàn)了趕超：首先識(shí)別時(shí)間快，華盛頓州立大學(xué)是1.5秒，西農(nóng)為0.015秒；其次是采摘方式靈巧，華盛頓州立大學(xué)是拉拽分離，西農(nóng)為仿生旋轉(zhuǎn)拉拽，能耗小；還有就是采摘手臂多，西農(nóng)成功創(chuàng)制了一種雙臂蘋果采摘機(jī)器人，兩臂協(xié)同大大提高了整機(jī)采摘效率。
研究生們正在白水蘋果試驗(yàn)示范站調(diào)試蘋果雙臂采摘機(jī)器人系統(tǒng)。 攝影/靳軍
四年來，楊福增教授團(tuán)隊(duì)師生圍繞蘋果采摘轉(zhuǎn)運(yùn)多機(jī)器人系統(tǒng)發(fā)表高水平論文11篇，其中關(guān)于三指抓握姿態(tài)下蘋果采摘抓得穩(wěn)、采得下的研究論文刊登于國際頂級(jí)期刊《農(nóng)業(yè)計(jì)算機(jī)與電子》，關(guān)于我國果園特有復(fù)雜場(chǎng)景下蘋果可采摘和不可采摘實(shí)時(shí)識(shí)別算法的文章兩年內(nèi)被引頻次高達(dá)79，博士生樊攀、閆彬、毛文菊和碩士生雷小燕、王美茸、劉恒、史帥旗、秦紀(jì)鳳等脫穎而出，一支年輕有為多學(xué)科專業(yè)相融合的采摘轉(zhuǎn)運(yùn)多機(jī)器人科研小分隊(duì)正在形成。今年秋季，團(tuán)隊(duì)首次牽頭在機(jī)械與電子工程學(xué)院為研究生和本科生開設(shè)了機(jī)器人相關(guān)課程。
據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國蘋果采摘作業(yè)約占整個(gè)生產(chǎn)過程作業(yè)量的40%、占總生產(chǎn)成本的50%～70%。果園采摘從“梯子+籃子”的傳統(tǒng)模式邁向機(jī)器人自主協(xié)同作業(yè)方式，意義重大。
“明年我們計(jì)劃開發(fā)出四臂機(jī)器人。”楊福增教授表示，團(tuán)隊(duì)今后將圍繞機(jī)器人采摘的“快速、無損”持續(xù)攻關(guān)，并增加夜間采摘試驗(yàn)，同時(shí)以關(guān)鍵技術(shù)、算法等科技優(yōu)勢(shì)與相關(guān)企業(yè)進(jìn)行產(chǎn)學(xué)研用一體化合作，盡快讓先進(jìn)實(shí)用的采摘轉(zhuǎn)運(yùn)多機(jī)器人系統(tǒng)投身于蘋果產(chǎn)業(yè)高效發(fā)展。
通訊員 靳軍 記者 李煜強(qiáng)
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