山西
7月28日，山西大同云州区坨坊村黄花种植基地内，履带式黄花菜采摘机器人平稳行进于田间。种植户通过手机远程下达采摘指令，机器人双臂运转，专用手爪精准采收黄花并收纳至储料筐，单次采摘全程不到5秒。受作业精度限制，机器人采用分区采收模式，单次定点采摘面积为4平方米。
“这标志着山西首台校企联合研发的黄花菜采摘机器人投入田间实操，也意味着这项省重点研发计划项目走出实验室，进入大田实战检验。”太原科技大学机械工程学院副院长张延军教授表示。
当日，黄花菜智能采摘机器人大田应用现场会在坨坊村举行。技术人员讲解了机器人作业原理，演示了作业流程。科研团队还与种植户、合作社经营者围绕智能识别、精准定位、无损采摘等关键技术展开交流。
图为首款黄花菜智能采摘机器人作业中。
云州区是我国的“黄花之乡”，黄花是当地富民支柱产业。但黄花采收时效性极强，人工采摘劳动强度大、用工成本逐年上涨，采收环节面临“无机可用”困境。“黄花菜采摘期只有40天左右，采摘时间大多是凌晨2时至8时左右，只能采摘将开未开的黄花，太阳光一照花就开了，就不能采摘或采摘下来价格大打折扣。”一位王姓种植户说。为保障黄花菜生长所需水分，采摘盛花期会灌地，导致采摘强度大、作业环境差，招工难、采摘成本高，人手不足时不少黄花菜只能被放弃。
针对产业痛点，“黄花菜智能采摘机器人关键技术研究及应用示范”项目于2023年获批为山西省重点研发计划项目，由太原科技大学牵头，联合山西农谷现代农业装备科技有限公司、山西农业大学等单位协同攻关。历时近三年，团队在智能识别、精准定位、无损采摘等关键技术上持续突破，最终推出第一代黄花采摘机器人。
图为花菜智能采摘机器人专用手爪模仿人工侧采方式。
据介绍，这款机型拥有四维精准视觉定位，车底配有路径识别和自主导航功能，还有5G通信能力，方便种植户手机实时了解机器人状态或发布采摘指令。它搭载了2套并联机构作为采摘机械臂，双臂协同作业提高效率。专用手爪模仿人工侧采方式，确保无损采摘。太原科技大学机械工程学院李海虹教授说，四维视觉加双臂协同和专用手爪，让机器人在暗光中“精准作业”。
田间演示中，采摘机器人展现了多项核心技术。四维精准视觉定位是最大亮点。针对凌晨暗光、高湿杂乱的田间环境，机器人搭载的2套视觉模块可输出X、Y、Z空间坐标和入刀角度的四维采摘点位，指导机械臂精准作业，实现无损采收。
该机器人能够双臂协同作业。它搭载2套并联机构机械臂，工控机通过算法为双臂分配采摘任务，基于四维定位信息进行路径规划与姿态解算，实现双臂协同高效作业。目前，采摘速度约5秒/朵，未来将不高于2秒/朵。
图为首款黄花菜智能采摘机器人第一代样机。
在动力与续航方面，机器人采用履带式龙门架电动底盘，满足黄花菜菜地通过性需求。车顶安装太阳能板，白天不采摘时为锂电池充电，省去返仓环节。配备LED灯带为夜间作业提供照明。
相较传统人工采摘，这款机器人优势明显：采摘标准统一，不依赖人工经验；真正实现无人作业、远程遥控；可白天持续作业，避免错过采收时机。
图为黄花菜智能采摘机器人大田应用现场会。
从“无机可用”到“真机下地”，黄花菜智能采摘机器人迈出了第一步。“但作为第一代机型，这款机器人还有完善空间，刮风下雨不能作业，视觉识别算法、轨迹规划算法、协同控制算法还需进一步升级。”李海虹坦言，第一代机型“好比刚下线的列车，后续提速和变道都得靠数据磨合”。通过实地作业示范与技术交流，团队已收集到一线反馈数据，后续将持续迭代升级。
（太原科技大学机械工程学院供图）
来源 | 科技日报
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