摘棉花机器人
新疆是我国主要产棉区,也是世界棉花生产的最重要地区之一,其总产占世界棉花总产的近20%。
据《中国农业机械化发展白皮书2021》披露,2021年,新疆拥有3759.15万亩棉花田。这么大的棉花田,如果人工采摘的话,需要多少号人呢?据测算,人工拾花每8亩地就要一个劳动力,而一台采棉机大约相当于1600名拾花工。新疆采棉机拥有量7800余台,机采水平87.9%,仅机采环节当年即可节约几百万的劳动力。
近年来,国产采棉机迅速崛起,一举扭转被外国品牌垄断的局面。以国产的铁建重工六行采棉机为例。目前该产品在新疆市场的占有率已超过50%,它有6个采棉头,具备新型采棉装置、一键卸棉、故障检测和预警、消防喷淋系统等多项功能,具有动力强劲、传动优良、智能高效、安全可靠等特点。且更节省人力,相同时间内,仅需一人操作的单台采棉机采摘量相当于1200多人的手工采摘量。
除铁建重工外,国产采棉机厂商如钵施然、沃德、山东天鹅在自主设计与制造方面不断突破,国产采棉机完全替代进口采棉机指日可待。
采茶机器人
采茶是农业机器人采摘技术中较难的领域,相较于苹果、番茄等容易识别的作物,茶树嫩芽、老芽的区别不是很大,形状又不规则,识别、定位的难度很高。同时,差不多4万个芽头才炒出1斤干茶,对机器人的采摘速度要求很高。
浙江理工大学农业机械团队研发的新一代采茶机器人,运用一套深度卷积神经网络的识别模型,通过对大量茶树芽叶图像数据的学习,可以自动识别茶树芽叶,识别准确率达85%,采用双目摄像头实现3D定位,精准找到芽叶位置;采茶机械臂速度提升到2.5秒。在多臂操作的情况下,一台机器能替代3至5个工人。
摘蔬菜机器人
英国-丹麦合资企业RoboVeg Robotti研发的西兰花收割机,利用高分辨率的2D摄像机和3D传感器,两个可以围绕六个轴旋转的机器人手臂承担着自主收获西兰花的工作。单个机器收割性能约为每小时2400个单位,而人工收割的性能仅约为每小时300-360个单位。目前,该项目已宣布获得 DLG Agritechnica(即德国农业协会主办的德国汉诺威国际农机展)所颁发的创新银牌奖。
日本inaho公司研发的芦笋采摘机器人,能对芦笋生长情况进行自动判别,针对长度在25厘米以上的芦笋进行智能收割;
剑桥大学研发的生菜采摘机器人,成功率达到了 91%;
以色列研发的辣椒自动采摘机器人,可以在甜椒种植的温室内自主来回巡视,观察甜椒是否成熟,并将成熟的甜椒摘下放入篮子中。
采水果机器人
说到摘水果的机器人,那可就多了。
新西兰Robotics Plus公司开发的猕猴桃自动采摘机,通过4只机器采摘臂从果架上将成熟猕猴桃摘下,再通过机器臂下面的管袋传送到的收藏盒中;
西班牙的Agrobot公司发明的摘草莓机器人,配置 24个机械臂,每个机械臂都配有摄像头,内置短距离集成色彩和红外深度传感器,实时分析核实每个草莓的外观和颜色并摘取;
美国Abundant Robotics公司的苹果机器人,借助先进的计算机视觉技术,分别苹果的成熟度,采取真空抽吸的方式采摘苹果,避免了机械设备对水果表面的伤害;
美国Root AI公司于研发的番茄采摘机器人,采摘“手指”是用食品安全级别塑料制成的,其柔韧度与信用卡的材料相当,也易于清洗,有助于预防采摘过程中霉菌、病毒及虫害等传播。
此外,还有摘葡萄机器人、摘蓝莓机器人,樱桃摇树机等都得到了广泛应用。
采烟草叶机器人
加拿大Decloet公司,1979年制造了世界上第一台全自动烟草收割机,而后,生产的机器广泛应用于美国、墨西哥、印度、巴基斯坦以及南美洲和欧洲国家。
我国山东一家企业生产的自动烟草收割机,能应用于平原、丘陵、梯田等大小地块的烟叶收割,每小时能收割0.7-1.2亩。国内还有河南、吉林等多地对机械化烟草收割进行了研究与开发。
采胶机器人
在大多数人的印象里,橡胶树采胶是靠工人用刀树皮上划若干条斜线来进行的,而中国热科院橡胶所研发的橡胶树移动式全自动采胶机,采用钢丝软轨移动技术,有效规避了地形、树位等复杂胶园工况环境造成的影响,缓解了胶工年龄断层等的问题,机械化采胶是实现产业节本增效、可持续发展的必然趋势。
采菌机器人
双孢菇(口蘑)生长得比较快,成熟早晚又不一样,人工采摘成本高。国农机器人产业创新研究院研发了一款食用菌采摘机器人,可以通过视觉技术精准判断蘑菇的成熟度,实现自动采摘和24小时循环作业,一台机器可以顶替3到5个工人,基本上一年就能收回成本。
羊肚菌是一种很珍贵的食材,身价不凡。678机器人工作室研发的羊肚菌自动化采摘机器人,突破了羊肚菌成熟周期不规律的难题,通过3D机器视觉及算法,智能识别已成熟的羊肚菌,识别成功率高于90%;使用机械臂及柔性机械手自动切割采摘,柔性夹爪减少果实损伤概率,采摘成功率高于85%,采摘速度5s/个;并能进行智能轮巡,让人从繁杂的劳动中解放出来,助力实现羊肚菌高产、稳产。
说了这么多,其实也只介绍了采摘机器人领域里的小小一部分,还有像华南理工大学研发的摘荔枝机器人、中国台湾的咖啡豆挑选机器人等等等等,都是为了节省人力与时间成本而研发出来,服务现代农业发展的。
长期以来,国内外有很多企业、团队深耕于农业现代化领域。一个机器,从研发阶段到实际运用,往往不是一帆风顺的事情,需要好几年甚至更久的时间去打磨、更新、优化。智慧农业发展道阻且长,也许现在一些机器人在我们眼里还不够聪明,但相信在所有科技工作者共同的努力下,农业现代化的水平会越来越高。