传感器|补齐设施农业机械化短板推进设施农业高质量发展( 三 )

第二个核心技术是多传感器的融合和伺服控制技术上。农业机器人不单单只是包括一个视觉系统和一个操作臂，还包括各类传感器，包括作物生理传感器和定位导航的传感器等，最终通过伺服控制的集成形成一个机器人系统。所以在机器人系统里除了视觉系统外，还有多光谱、伺服控制，农业作业的末端执行器等。农业产品和工业产品有巨大的差别，农业产品的柔性、娇嫩性比较凸显，很难直接借助工业的执行器去执行，所以我们研究了很多仿型的末端软体机械手。
团队做过的典型机器人案例：
1.采摘机器人
从“十一五”开始，我们就在从事果蔬采摘机器人的研究，早期我们做黄瓜的采收。黄瓜的果实和叶片颜色非常相似的，在可见光范围内很难检测，我们采用近红外光谱图像的方式进行提取，实现检测。像草莓的话，果实和叶片的颜色对比很明显，就比较容易实现检测。近几年基于新技术的发展，我们进行了番茄及其他果实的信息获取。针对温室中种植的番茄，在不同的天气气候，不同光照情况下，对果实不同的生长姿态——是正面、背面还是侧面？是遮挡还是不遮挡？对各种工况下的果实目标进行了识别研究，识别的成功率能够在90%以上，采收的成功率也达到了90%以上。
采收机器人从“十一五”到“十三五”，产品不停地进行迭代，目前已经有多种不同形式的，可以在设施农业不同的地面条件、不同的种植环境下进行采收。近期我们完成了针对串番茄整串的采收机器人研究，可以根据地理环境的不同设置不同的采集方案。该机器人除了可以对西红柿进行采收外，还可以实现对其他的果实，如田瓜、小西瓜的采收。
2.喷施机器人
我们研究了设施农业中的喷施机器人，包括：1）基于物联网的空中导轨式喷施机器人，适合于苗床的种植管理；2）地面型的喷施机器人，可以自主地移动或者是通过人工的遥控进行操作。
3.非结构环境下的巡检机器人
目前在设施农业中，巡检机器人主要针对以下数据进行巡检：包括环境参数，如温湿度；作物生长信息参数，包括果实的大小，植株长势等；以及病虫害状况等。
4.运输机器人
在运输机器人方面，我们有导轨式的移动机器人，这种导轨式的移动机器人首先在导轨上可以运行得比较平稳，同时在导轨与导轨之间实现自主的换垄、换行。此外，我们研究了一种灵活性更高的自主导航的无人驾驶机器人，通过 GPS的卫星信号可以在室外自主的导航，同时通过视觉和雷达的导航，可以在温室内部的环境中进行导航，它的灵活性自主性比较高。
5.其他机器人
无人驾驶的割草机器人。用于道路旁杂草的维护，高尔夫球场草坪的维护等，它可以通过遥控作业或者通过卫星信号设置它的作业地图，然后由它自主地完成割草作业。
智能的锄草机器人。智能锄草机器人也是通过视觉的方式，控制多个机械手去完成株间杂草的去除，实现苗与苗之间杂草的去除。
天然橡胶的割胶机器人。天然橡胶主要是分布在海南、广西、亚热带地区。割胶的特点是夜间作业，劳动强度非常高，作业精度要求非常高，树皮切割的厚度和深度都是控制在0.1-0.2毫米之间，针对这个技术难题，我们研发出了国际上第一台能够真正进行作业的割胶机器人。

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