科技新农人:智能机器人让农业更精细更没人化

咱们国家第一个专门用来在山地摘果子的智能机器人终于出来了,柔性仿生技术把过去农业自动化老卡壳的地方给捅破了。你看在那个福建农林大学的基地里,有个履带式机器人,正用上面的传感器自己规划路线呢。它那长着手臂的仿生机械臂穿过一堆乱七八糟的树枝,拿着个软软的抓手,稳稳地把一个柑橘给摘下来。这就是咱们中国自己搞出来的第一款能在山地干活的采摘机器人在那儿干活的样子。 这个设备弄出来,不光是把那种复杂地形下林果采摘全自动化的技术空白给补上了,也是咱们智能农业装备朝着那种高阶自主作业能力迈过的一个重要门槛。以前在平原果园里用的机械工具到了南方的丘陵山区就不管用了,因为地面都是坡地,植株长得稀稀拉拉也没有规律,太阳光照也是一会儿强一会儿弱。 搞研究的队伍想了个新招:搞了个“地形自适应”加“视觉伺服”一起工作的系统。靠着激光雷达和惯性导航单元把周围的三维地形模型实时建起来,机器人就能在25度以内的坡地上稳稳地走。与此同时,他们把多光谱成像技术和深度学习算法掺合在一块儿用的视觉模块很厉害。哪怕是强光挡着或者枝叶叠在一起这种难搞的情况,它也能在几毫秒内认出果实的位置,识别的准确率能达到98.7%。 至于那些容易坏、果柄特别细的水果怎么拿才不会弄伤,研究的人就想不能再用以前那种硬硬的手去抓了。他们模仿人的手指怎么摸东西有触觉反馈的机制,弄出了一个带力感知和能自己调节的软末端执行器。这个东西是用硅基材料做的,还连着个分布式光纤传感系统,能一直盯着抓取力度是多大。把数据反馈给大脑以后,就能把手的劲儿从0.2牛一直调到5牛那么精细。 项目负责人说这就像是把手给装上了神经和条件反射能力,既能把果柄分开的劲儿克服了,又不会把果皮压坏。因为这样弄完的果子完好率已经提升到了99.2%。 听说这研发项目可是靠11项国家级还有省部级重点课题撑起来的。他们还找来了上海交通大学专门管非线性运动控制的、中国科学院自动化所专门研究农业场景认知模型的专家一块儿干。这就形成了一个“感知-决策-执行”的全链条闭环。 队伍还琢磨出了一套叫“动态优先级作业路径规划算法”的新法子。机器人就能同时搞定避开障碍物、找准果子、还有把机械臂的动作路线优化这好几件事。摘一个果子平均花的时间就压缩到了6秒以内,干活速度比人干快了3倍还多。 这种装备从实验室出来到了地里头,不光是帮着解决了丘陵山区果园没人干活、工资高的麻烦事儿,也把人工智能跟农业怎么深度融合的潜力给显示出来了。专家讲了以后要是5G远程监控、集群调度这些技术再往里边加一加,这类智能装备就能把咱们国家的农业生产方式变得更精细、更没人化了。这就能给保证粮食和重要农产品稳定供应提供科技动力。 以后研发团队还要继续改进机器人的环境适应能力和成本问题,让更多的“科技新农人”能好好守护青山绿水间的果子。