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近日，西北農(nóng)林科技大學(xué)（以下簡稱：“西農(nóng)大”）機械與電子工程學(xué)院楊福增教授團隊研發(fā)的蘋果雙臂采摘機器人完成了果園實地試驗，從白水蘋果試驗示范站回到了學(xué)校。這是全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(lǐng)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(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)村部蘋果全程機械化科研基地建設(shè)項目和陜西省蘋果科技重大專項的支持下，楊福增教授從丘陵山地農(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，到2021年3月就研發(fā)出第一臺單臂采摘機器人，當(dāng)年9月，這臺機器人首次走進白水蘋果試驗示范站。
記者了解到，今年亮相的這臺機器人是在原來基礎(chǔ)上進一步完善，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。“從一張白紙上畫藍(lán)圖，到實實在在的蘋果采摘機器人實物樣機下地工作，全國高校中僅有我校等少數(shù)幾個高校把夢想變成現(xiàn)實。”研發(fā)團隊相關(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)的蘋果采摘機器人，目前西農(nóng)大蘋果采摘機器人在多方面實現(xiàn)了趕超：首先識別時間快，華盛頓州立大學(xué)是1.5秒，西農(nóng)大為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)大為仿生旋轉(zhuǎn)拉拽，能耗小；還有就是采摘手臂多，西農(nóng)大成功創(chuàng)制了一種雙臂蘋果采摘機器人，兩臂協(xié)同大大提高了整機采摘效率。
四年來，楊福增教授團隊師生圍繞蘋果采摘轉(zhuǎn)運多機器人系統(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期刊《農(nóng)業(yè)計算機與電子》，關(guān)于我國果園特有復(fù)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(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(xué)院為機械學(xué)科專業(yè)研究生和本科生開設(shè)了機器人相關(guān)課程。
“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(guān)，并增加夜間采摘試驗，同時以關(guān)鍵技術(shù)、算法等科技優(yōu)勢與相關(guān)企業(yè)進行產(chǎn)學(xué)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。
