草莓自动化收获研究现状及发展

2018-03-16王思佳

时代农机 2018年4期

王思佳，李雷

（西南石油大学，四川成都 610500）

1 新式栽培方式的草莓自动化收获农机

比利时一家科技公司Octinion开发出一种草莓采摘机器人“Strawberry Picker”，该机器人适用于大棚式悬挂草莓环境，运用搭载Beacon技术，通过3D视觉感测器，捡测出草莓成熟度，成熟度足够的话，软触手会接触草莓而不损伤果实，整个采摘过程只需3秒，且机器人会对草莓的各个面进行比较，放置果实时，将较红的一面摆放在上面的若果实还未到达设定成熟度，该机器人会预估其成熟的时间，然后重新过来采摘。该机器人的创新点在于其软触手模拟人手的柔软度，将草莓的损伤降到最小；工作过程仿照人工工作过程，易操作。该机器人目前处在实验阶段，但是Octinion计划将于2018年开始与草莓农户进行试点测试，并正在准备2019年收割机的商业推出。

日本农业食品产业技术综合研究机构与涉谷工业株式会社共同研发出一种固定型草莓采摘系统，该系统包括采摘机器人和16个草莓种植平台，其工作时需要种植平台移动至采摘机器人面前，机器人通过CCD摄像头检测草莓成熟度，若成熟度达到要求，平台就会暂时停止移动，机器人就用带有刀刃的手指将其采摘下来。该系统一小时就可以完成16个平台的草莓采摘任务，成功率达到70%以上。该系统的创新点在于机器人位置固定，不会受光线变化的影响，识别率高，工作环境稳定。该系统的工作效率与种植平台紧密相关，若种植平台能稳定运行，该系统的工作效率高，实用性也随之提高。

以上草莓自动化收获农机都存在一个共同特点，草莓栽培方式和生长环境需要专门设计，在当前情况下应用范围窄，且新的栽培方式实现难度大，加之机器本身技术价值高，应用成本也随之增高。

2 传统地垄栽培的草莓自动化收获农机

国内的徐丽明等人发明了一种垄作栽培草莓自动采摘装置，该装置为四自由度的龙门草莓自动采摘装置，其草莓抓取机构为气动手爪，其草莓切断机构为刀片，工作时，该装置在田垄间水平移动，当运动至果实处时，停止水平移动，手指开始前后、上下运动，微调采摘草莓位置，确定好后，气动手爪伸出，抓住草莓，固定住草莓后，刀片伸出，切断草莓茎。该装置的创新点在于装置设计有草莓抓取机构，可先固定住草莓，减小了切割难度。但是草莓茎内含有纤维，韧性大，该装置的草莓采摘方式为刀片直接伸出进行切割，这对刀片的锋利度要求高，且要求刀片伸出迅速，否则容易造成切割失败。该装置的工作步骤多，且完全依靠人工进行操作，效率较低，目前该装置还处于实验阶段。

美国的Robotic Harvesting公司研发了一款草莓采摘机，其体积庞大，人可坐在车上对草莓进行分装，该机器人采用立体视觉识别技术对草莓进行定位，并通过和相关软件配合识别出成熟果实，采摘草莓机构为三个手指。工作时，机器人两轮在相邻两田垄间运动，当立体视觉摄像头识别到果实，机器人停止运动，相关软件分析成熟草莓，并将信息反馈给系统，系统对机械臂发出指令，机械臂便伸出对成熟果实进行定位，定位好后，三个手指夹着草莓，将草莓从草莓茎上扯下，并通过传送带将草莓运送至收集盒中。该机器人的创新点在于采用立体视觉技术，可将果实进行3D成像，并挑选出成熟草莓，整个过程中只需2秒。但该机器人的手指力度极难控制，失误率较高，且草莓叶、草莓茎对草莓定位存在诸多干扰，对软件分析算法要求高。目前该机器人还在加利福尼亚进行调试，有望商业化。

传统地垄栽培的草莓自动化收获农机不用改变草莓种植环境，但地垄栽培环境复杂，若使用高成本的大型采摘机械，对于农户来说是极大的经济负担，若使用体积小的机械，对功能模块的微型化要求高，技术实现有难度。

3 农机及农业的未来发展

随着科技进步与人们对健康生活要求的提高，草莓采摘这种劳动强度大、工作效率低的工作必将被农业机械所取代，而农业机械工作的可靠性、连续性、稳定性必将随着研究的进展得到稳健提高，逐步优于人工，而成本逐步下降。以日、美、德为代表的发达国家农业机械化水平现处于领先地位，我国的农机机械化水平还处在起步阶段，近年来，我国也在这方面不懈努力，相信在不久的将来，我国农业也将迈上新的一个台阶。