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日本NARO农场水果采摘机器人

研发背景

价值不高： 采摘水果是一项低薪、季节性、重复性的工作。

采摘成本高昂： 发展前景不广，采摘成本高昂，采摘人工成本最多占农场运营支出的50%。

老龄化： 日本的果树产业一直面临工人数量的减少和现有工人老龄化的问题。

自动水果采摘机器人解读

1．研发机构

共同研发

日本国立农业·食品产业技术综合研究机构（National Agriculture and Food Research Organization，NARO）、立命馆大学和电装株式会社（DENSO）共同研发

2．机器人组成

（1）软硬件结构

● 软件：使用传感器检测水果位置并判断果实成熟度的系统

● 硬件：前部是配备自动驾驶技术和传感器的“自动驾驶车辆”（通过通用自动驾驶技术和传感器实现，也可以将自动驾驶车辆与无人化学喷雾和割草机械结合使用）；后部是用于收割的机器臂和容纳水果的容器

● 机械臂：每个机械臂装配两个摄像头，用于区分水果，确定采摘是否合适，以及控制两个机械臂以免互相碰撞

（2）工作方式

● 移动：机器人在树木之间移动

● 寻找：机器人在行进方向用摄像头搜索要收获的水果，发现水果时将停止前进

● 识别：每个摄像头都通过深度学习技术识别和区分水果；通过RGB-D摄像机获取机器人到目标的距离、水果底部凹痕，以及成熟过程中的颜色变化

● 采摘：用两个机械臂采摘水果，然后水果被收集到自动水果存储系统中，当容器装满水果时，自动更换空容器并继续自动采摘

（3）采摘效率

采摘机器人采摘高度为80厘米至2米，有效识别率达95%，采摘速度为5个/分

3．应用范围

苹果、柑橘、日本梨和西洋梨等9种水果

场景应用与同行业案例

1．场景应用

①V形树中的苹果，包括日本梨和西洋梨

②柑橘等水果的采摘（研发中）

③V形树和其他形式的树的密集种植场景（研发中）

2．同行业案例

①猕猴桃采摘：新西兰Robotics Plus公司开发的猕猴桃自动采摘机人

②覆盆子采摘：英国普利茅斯大学的研究机构Fieldwork Robotics开发的一款采摘覆盆子的机器人Robocrop

③草莓采摘：比利时Octinion公司的草莓采摘机器人

④辣椒采摘：以色列辣椒自动采摘机器人Sweeper

⑤芒果采摘：昆士兰大学研发的芒果采摘机器人

国内借鉴解读

1．提升水果采摘效率

①智能机器人应用：智能机器人在现代农业中广泛应用，帮助农户做了许多繁重、乏味的工作，水果采摘机器人作为智慧农业的代表之一，能够节省大量的时间和人力成本

②效率提升：采摘是整个水果生产环节中最重要的部分，所用劳动力约占整个生产过程所用劳动力的35%～45%，机器人可有效解决劳动强度大、劳动力成本高但采摘效率低下的问题

2．提升规模，适应现代社会

①农村人口老龄化趋势和劳动力短缺：“十三五”期间有1亿农村人口完成了城镇转移落户，农民的数量持续下降，中国农业生产一线的劳动力平均年龄达到了53岁，其中60岁以上的务农劳动人口占比为25%

②规模生产需求：林果产业已成为我国林果产区经济发展和农民增收致富的新亮点和支柱产业，规模化生产需求越来越迫切

视频解析

农特（抖音）