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蘋果采摘機器人問世 雙臂協(xié)同可實現(xiàn)高效采收
新京報訊（記者周懷宗）近日，記者從西北農(nóng)林科技大學獲悉，該校機械與電子工程學院教授楊福增團隊研發(fā)的蘋果雙臂采摘機器人完成了果園實地試驗。據(jù)介紹，這是我國高校第一臺蘋果雙臂采摘機器人。
蘋果采摘機器人研究是國內(nèi)外農(nóng)業(yè)機器人領域的研究熱點和難點之一，涉及機械、電子、控制、人工智能等多個學科，技術門檻高、研究投入多、研發(fā)難度大。
蘋果采摘機器人的研發(fā)，最初開始于2018年。據(jù)介紹，當年，在農(nóng)業(yè)農(nóng)村部蘋果全程機械化科研基地建設項目和陜西省蘋果科技重大專項的支持下，楊福增從丘陵山地農(nóng)機研究團隊中分出一個課題組，開始研究蘋果采摘機器人。
2021年3月，第一臺單臂采摘機器人研發(fā)成功，當年9月，這臺機器人首次走進白水蘋果試驗示范站。
此后，楊福增團隊對蘋果采摘機器人進行了進一步完善改進。今年亮相的這臺機器人，又增加了一支采摘手臂。它主要由底盤、處理器、控制器、深度相機和采摘手臂等組成，并與前后兩臺裝載運輸機器人一起，組成一個蘋果采摘轉(zhuǎn)運多機器人系統(tǒng)。
機器人如何完成摘蘋果的任務？楊福增介紹，首先，機器人要能瞪大“眼睛”，看得準樹上的蘋果，其次“手腳”協(xié)調(diào)能夠得著蘋果，最關鍵的是“大腦”，能把“眼睛”看到的信息智能化處理，然后快速、有效地傳導給采摘手臂。
據(jù)不完全了解，從一張白紙上畫藍圖，到實實在在的蘋果采摘機器人實物樣機下地工作，全國高校中僅有南京農(nóng)業(yè)大學、江蘇大學等少數(shù)幾個高校把夢想變成現(xiàn)實。
從公開文獻資料看，相較于世界著名的美國某大學的蘋果采摘機器人，目前西北農(nóng)大蘋果采摘機器人在多方面實現(xiàn)了趕超：一是識別時間快，美國大學是1.5秒，西北農(nóng)大為0.015秒；二是采摘方式靈巧，美國大學是拉拽分離，西北農(nóng)大為仿生旋轉(zhuǎn)拉拽，能耗小；三是采摘手臂多，該校成功創(chuàng)制了一種雙臂蘋果采摘機器人，兩臂協(xié)同，大大提高了整機的采摘效率。
楊福增教授團隊成員們調(diào)試蘋果雙臂采摘機器人系統(tǒng)。受訪者供圖
這一切是如何實現(xiàn)的？據(jù)介紹，四年來，楊福增團隊師生圍繞蘋果采摘和轉(zhuǎn)運多機器人系統(tǒng)發(fā)表高水平論文11篇，其中關于三指抓握姿態(tài)下，蘋果采摘抓得穩(wěn)、采得下的研究論文，刊登于國際頂級期刊《農(nóng)業(yè)計算機與電子》。關于我國果園特有復雜場景下，蘋果可采摘和不可采摘實時識別算法的文章，兩年內(nèi)被引頻次高達83，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、秦紀鳳等脫穎而出，一支年輕有為多學科專業(yè)相融合的采摘和轉(zhuǎn)運多機器人科研小分隊正在形成。今年秋季，團隊首次牽頭，在機械與電子工程學院，為機械學科專業(yè)研究生和本科生開設了機器人相關課程。
據(jù)不完全統(tǒng)計，我國蘋果采摘作業(yè)約占整個生產(chǎn)過程作業(yè)量的35%、占總生產(chǎn)成本的40%。果園采摘從“梯子+籃子”的傳統(tǒng)模式邁向機器人自主協(xié)同作業(yè)方式，意義重大。
“明年我們計劃開發(fā)出四臂機器人。”楊福增教授表示，團隊今后將圍繞機器人采摘的“快速、無損”持續(xù)攻關，并增加夜間采摘試驗，同時打算以關鍵技術、核心算法等科技優(yōu)勢與相關企業(yè)進行產(chǎn)學研用一體化合作，盡快讓先進實用的采摘轉(zhuǎn)運多機器人系統(tǒng)投身于蘋果產(chǎn)業(yè)高效發(fā)展。
