来源：【农民日报】

苹果双臂采摘机器人的试验成功，意味着苹果采摘机械化向前迈出了重要一步，但机器人从试验成功到下地应用还有很长的路要走，这仅仅是开始。

“机器人首先要瞪大‘眼睛’瞅得准树上的苹果，其次‘手脚’协调能够得着苹果，最关键的是‘大脑’，能把‘眼睛’看到的信息智能化处理，快速、有效地传导给采摘手臂完成作业。”望着正在苹果园中采摘的机器人，西北农林科技大学教授杨福增这样介绍道。

杨福增口中所说的机器人，正是2022年11月亮相于农业农村部苹果全程机械化科研基地（陕西白水苹果试验站）的双臂苹果采摘机器人。一双橙黄色机械臂操作有序，动作协调，一颗颗苹果被机器人准确识别、采摘，再稳稳落入收纳框中，宛如一名技术娴熟的采摘工人。

从一张张图纸、一行行代码变为下地作业的机器，1300余天，这台双臂采摘机器人如何造就？西北农林科技大学机械与电子工程学院杨福增教授告诉了我们答案。

1

智能高效 双臂协同

2022年11月，西北农林科技大学杨福增团队研制的苹果双臂采摘机器人在果园实地试验成功。

一眼望去，苹果采摘机器人橙黄色的双臂最引人注目，同时作业的两条机械臂起落连贯，动作有序，能够精准识别、采摘、转运苹果，其动作娴熟度并不亚于人工作业，但与人工不同的是，这台双臂苹果采摘机器人未来甚至能够做到昼夜不停采摘，实现无人自主化智能运行。

这台机器人主要包括行走系统、视觉系统、控制系统、执行系统等4个系统，由智能履带底盘、深度相机、信息智能化处理模块、上位机（控制器）、机械臂和采摘手组成整机，再加上前后两台装载转运机器人一起，组成一个苹果采摘—转运多机器人系统。

团队的研究生们正在白水苹果试验示范站调试苹果双臂采摘机器人系统。

成功的背后，是杨福增团队无数次失败换来的。“从一个想法出现到试验成功并非易事，失败是常态。科学领域有一个666实验法，经历665次的失败才有第666次成功的可能。成功，仅是最后那一次。”杨福增说。

4

地形、果园带来双重挑战

“天下难事，必作于易。苹果采摘机器人是农业机器人领域的难点和热点之一，到现在世界上还没有成熟的产品，它仍在科研范畴。”杨福增说道。

苹果双臂采摘机器人的试验成功，意味着苹果采摘机械化向前迈出了重要一步，但机器人从试验成功到下地应用还有很长的路要走，这仅仅是开始。

我国的苹果主要有渤海湾、黄土高原、黄河故道和西南冷凉高地四大产区，这些地方大多具有坡陡路窄、沟壑纵横、土壤条件多样等特点，对机器人的动力底盘安全性、通过性、稳定性及等高线作业提出了更高要求。比如甘肃省、陕西省苹果种植区，地处黄土高原丘陵沟壑，地块碎小、崎岖不平，给采摘机器人的进入和作业都带来了不小的挑战。

为此，杨福增团队在长期从事丘陵山地农机装备探索的基础上，专门选取履带底盘，以增大与地面的接触面积，同时，尽可能地降低机器人重心，增强稳定性，让机器人可以在沟壑纵横的丘陵地行走和作业。当前，苹果双臂采摘机器人能在现代化的矮化密植苹果园大展身手，但是面对老式果园和复杂地块的果园，仅做到这两点还远远不够。

杨福增团队最近正在研究体积更大的采摘机器人，“较大体积、较大动力的机器人越障碍、跨沟坎能力会更强一点，复杂地块作业问题能够得到比较好的解决。”杨福增认为，还需进一步的技术创新和迭代，步步为营，最终实现老式果园和复杂地块果园的机械化采摘。

2022年中央一号文件明确提出，全面梳理短板弱项，加强农机装备工程化协同攻关，加快大马力机械、丘陵山区和设施园艺小型机械、高端智能机械研发制造并纳入国家重点研发计划予以长期稳定支持。具体而言，农业农村部农业机械化管理司和各省农业农村厅正在推出丘陵山区农业机械化的相关政策，加快补齐农机装备短板，这无疑进一步给杨福增这样对丘陵山区农机领域持续攻关的科研工作者提升了信心。

如果农机的研制是为了苹果采摘“有机可用”，那么老式果园宜机化改造则是为了“让机能用”，为将来农机在更广范围下地应用铺平路子。过往，由于乔砧果园栽植密度过大，树冠大枝条过密，通风性透光性不足，一来容易形成郁闭，影响果品质量；二来株间距小，机器人无法进入作业，树冠也会影响机器人的信号系统。

以路乐乐家的苹果园为例，她家的果园已经有30多年的种植历史。二十多亩的苹果，传统老式果园面积占据了一半以上，现代化果园只占了一小部分。谈到自家果园的农机应用情况，路乐乐说：“近两年新建的果园可以考虑使用农机采摘，但传统老果园仍然要改造后才能适用苹果农机作业。”

杨福增认为，未来，更多的老式果园通过改密度、换品种、引技术等完成宜机化改造后，将更适合苹果采摘-转运多机器人系统的使用。

5

样机变商品仍有距离

至于推广应用，杨福增团队也表达了自己的看法，从德国汉诺威国际农机展览会不难看出，可供丘陵山区农机装备研发参考的样机较少，因此创新研发难度更大。国内不少农机企业的创新实力仍有较大提升空间，知识产权保护力度明显不足，产学研推联系还需要进一步紧密。

许多农机人认为，部分国内的农机企业并不愿意花费必要的科研经费和时间成本在农机研发方面下功夫，而是直接照搬先进实用的农机装备，稍作形式上的改动后进行售卖，久而久之，这种做法对国内农机“卡脖子”技术攻关、关键核心零部件创制和农机推广应用有百害而无一利。

2019年2月，《关于促进小农户和现代农业发展有机衔接的意见》明确指出，我国人多地少，各地农业资源禀赋条件差异很大，很多丘陵山区地块零散，不是短时间内能全面实行规模化经营，也不是所有地方都能实现集中连片规模经营。当前和今后很长一个时期，小农户家庭经营将是我国农业的主要经营方式。

甘肃省静宁县已经有30多年的苹果种植历史，全域苹果种植面积超过百万亩，除了现代化成规模果园之外，还有不少小户果农的存在。张娟科的家中种植了4亩多苹果，她家也是静宁县众多小户果农中的一员。“苹果打药、疏果、套袋、采摘等时节，工人比较紧张，机器使用不多，都是亲戚熟人之间互相帮忙。”张娟科的父亲表示，自己家的果园种植面积较少，对于苹果采摘机器人的使用，将来首要考虑的一定是农机作业投入成本和效益的问题。

据团队初步计算，未来量产后的苹果采摘机器人总成本约为50至60万元每台，机器人属于技术密集型的高成本产品，杨福增并不鼓励小户果农单独购买使用苹果采摘机器人，机器人与农业的融合需要一个过程。比如政府出台灵活有效的农机补贴政策，通过农机专业合作社统一采购，面向小农户提供采摘服务是一种更好的选择。

采摘机器人的研制与推广并不是一件简单的事情，而是一项系统化的工作。杨福增团队还将借助获批的“十四五”国家重点研发计划“丘陵山地通用动力机械创制与示范应用”项目，联合全国比如潍柴雷沃等为代表的优秀企业，和中国农大、上海交大、北航等知名高校联合开启并推进丘陵山区的农业机械项目，尽快让科研机变为商品机，早日为苹果产业高效发展服务。

“我们需要把目光放长远，为山区的老百姓做点实实在在的事情，为改善山区的生产条件、促进丘陵山区的农业机械化提供技术支撑。”谈起联合研制农业机械的项目，杨福增很是欣慰。

未来，如有可能，杨福增团队计划首先集中优势进行小批量试制和小面积示范应用，加快产品优化改进，提高可靠性，降低维护成本，形成可复制的生产模式，最终以点带面，做好未来采摘机器人量产与大面积推广应用落地工作。

同时，团队还将开启四臂采摘机器人的研究，并增加夜间采摘试验，不断提高机器人的应用场景。

“四臂采摘机器人可行性方案已经论证通过，但三维空间的动态规划和协同稳定是个问题，四个臂同时动的话会产生一定冲击力，机器的动态稳定性需要格外注意。”对未来四臂采摘机器人的研制，杨福增信心满满。

（本版图片均由受访者提供）

作者：农民日报·中国农网记者 李丽颖 胡明宝 见习记者 赵博文

【版权声明】本文著作权归农民日报所有，未经授权，不得转载。

往期回顾

信贷直通车“发车”六百天后

“易地扶贫搬迁”后的日子

扩种油菜，冬闲田不再“闲”

当农业生产遇上北斗

庭院经济“入市”之路有多远

农村疫情调查——31省份51个村的1月7日（一）

农村疫情调查——31省份51个村的1月7日（二）

农村疫情调查——31省份51个村的1月7日（三）

五省市“菜篮子”探访记

中国奶业突围：优质奶，产自本土

原标题：苹果采摘机器人的秘密

监制：梁冰清 编辑：杜娟

本文来自【农民日报】，仅代表作者观点。全国党媒信息公共平台提供信息发布传播服务。

ID：jrtt