近日,西北(běi)农(nóng)林科(kē)技大学(简称:西(xī)农大)机械与电子工(gōng)程(chéng)学院杨福增教授团队(duì)研发(fā)的苹果双臂采摘(zhāi)机(jī)器人,在白水苹果试验示范(fàn)站完成(chéng)了果园实地试验。
杨福(fú)增教授(右(yòu)三(sān))与团队学(xué)生在讨论苹(píng)果采(cǎi)摘机器人的创(chuàng)新升级
苹果采摘机器人研究是(shì)国内外农(nóng)业机器人领域的(de)研究(jiū)热点(diǎn)和难点之(zhī)一,涉及机械、电(diàn)子、控制、人工智能等(děng)多个学(xué)科(kē),技术门槛高(gāo)、研(yán)发难度(dù)大。
2018年,在农(nóng)业农村(cūn)部苹果全程机械化(huà)科研基地建设项目和陕西省(shěng)苹果科技(jì)重大(dà)专(zhuān)项的支持下,杨福增教授从丘陵山(shān)地农机研究团队中分(fèn)出一个(gè)课题组,开始(shǐ)研究苹果采(cǎi)摘机器人,到2021年3月就研发出第一(yī)台单臂采摘(zhāi)机器人,当年(nián)9月(yuè),这台机(jī)器(qì)人(rén)首次走进白水苹果试验示范站。
今年亮相的这台机器人是在原来的基(jī)础上进一步完善,又增加了一支采(cǎi)摘手臂。它主要由(yóu)底盘、处理器、控(kòng)制器(qì)、深度相机(jī)和(hé)采(cǎi)摘手臂等组(zǔ)成,并与前(qián)后两台装(zhuāng)载运输机(jī)器(qì)人(rén)一起组成一个苹果采摘转运多机器人系统。
机器人(rén)首先(xiān)要能瞪大“眼睛”看得准树上的苹(píng)果,其次“手脚”协调能够得着苹果,最关键的是(shì)“大脑”能把“眼(yǎn)睛(jīng)”看到(dào)的(de)信息智能化(huà)处(chù)理后快速、有效地(dì)传(chuán)导给(gěi)采摘手(shǒu)。
据(jù)了解,从一张白纸(zhǐ)上(shàng)画(huà)蓝图,到实实在在的苹果(guǒ)采摘机器(qì)人(rén)实物样(yàng)机下地工作,全国高校中仅有南京(jīng)农业大学、江苏(sū)大学(xué)和西农大等少数几(jǐ)个高校把(bǎ)梦想变成现实。
研讨(tǎo)机器人手臂(bì)抓取苹果的技巧
据统计,我国(guó)苹果(guǒ)采摘作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(zhāi)从“梯子+篮(lán)子”的传统模式迈向机器(qì)人自主协同作业方式,意义重大。
“明年我们计划开(kāi)发(fā)出四臂机器(qì)人。”杨福增教(jiāo)授表(biǎo)示,“团队今(jīn)后将围绕机器人(rén)采摘的‘快速、无损’持续攻关,并增加夜间(jiān)采摘试验,同时以关键技术、算(suàn)法(fǎ)等(děng)科技优势(shì)与相关企业进行(háng)产学研用一体化合作,尽快让先进实用的采(cǎi)摘转运多机(jī)器人(rén)系统投身于苹果(guǒ)产业(yè)高效发展(zhǎn)。”
研究生们(men)正(zhèng)在白水苹果(guǒ)试验示(shì)范(fàn)站调试苹果双臂采摘机器人系统
从公开文献资料(liào)看,相(xiàng)较于美国华盛顿州(zhōu)立大学的苹果(guǒ)采摘机器(qì)人,目前西农大苹果采摘(zhāi)机器(qì)人在多方(fāng)面实现了赶超:一是识别时间快,华(huá)盛顿州(zhōu)立大学是1.5秒,西农大为0.015秒;二是(shì)采摘方式灵巧,华盛顿州立大学(xué)是拉拽(zhuài)分离(lí),西农(nóng)大(dà)为(wéi)仿生旋转拉拽,能耗小;三是采摘手臂(bì)多,西(xī)农大成(chéng)功创制(zhì)了一种双臂(bì)苹果采摘机器人,两臂协同,大大(dà)提高了整机采摘效率。
通(tōng)讯员(yuán) 靳军 全媒体记者 胡润(rùn)田