​西北農林科技大學研發全國高校首臺蘋果雙臂采摘機器人完成實地實驗

近日，西北農林科技大學（以下簡稱：“西農大”）機械與電子工程學院楊福增教授團隊研發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外農業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、研發難度大。據介紹，2018年在農業農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，楊福增教授從丘陵山地農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月就研發出第一臺單臂采摘機器人，當年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運多機器人系統。

機器人首先要能瞪大“眼睛”看得準樹上的蘋果，其次“手腳”協調能夠得著蘋果，最關鍵的是“大腦”能把“眼睛”看到的信息智能化處理后快速、有效地傳導給采摘手。“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，全國高校中僅有我校等少數幾個高校把夢想變成現實。”研發團隊相關工作人員介紹，從公開文獻資料看，相較于美國華盛頓州立大學的蘋果采摘機器人，目前西農大蘋果采摘機器人在多方面實現了趕超：首先識別時間快，華盛頓州立大學是1.5秒，西農大為0.015秒；其次是采摘方式靈巧，華盛頓州立大學是拉拽分離，西農大為仿生旋轉拉拽，能耗小；還有就是采摘手臂多，西農大成功創制了一種雙臂蘋果采摘機器人，兩臂協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運多機器人系統發表高水平論文11篇，其中關于三指抓握姿態下蘋果采摘抓得穩、采得下的研究論文刊登于國際頂級期刊《農業計算機與電子》，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被引頻次高達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、秦紀鳳等脫穎而出，一支年輕有為多學科專業相融合的采摘轉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研究生和本科生開設了機器人相關課程。

“明年我們計劃開發出四臂機器人。”楊福增教授表示，團隊今后將圍繞機器人采摘的“快速、無損”持續攻關，并增加夜間采摘試驗，同時以關鍵技術、算法等科技優勢與相關企業進行產學研用一體化合作，盡快讓先進實用的采摘轉運多機器人系統投身于蘋果產業高效發展。