央广网大同8月10日消息(记者张晋鹏 通讯员马静波)近日,山西大同云州区坨坊村黄花种植基地内,首款黄花菜智能采摘机器人接到种植户下达的采摘指令后,专用手爪精准采收黄花并收纳至储料筐,单次采摘过程不到5秒钟。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。机器人的精准采摘技术,博得阵阵掌声。
机器人单次采摘过程不到5秒钟(央广网发 大同市新闻中心供图)
“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,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。
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。
针对上述产业瓶径,“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。
多单位协同攻关机器人的研发工作(央广网发 大同市新闻中心供图)
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。同时,该机器人搭载了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向记者介绍时表示,四维视觉加双臂协同和专用手爪,能让机器人在暗光中“精准作业”。
此外,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。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。“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。