王思佳，李 雷

（西南石油大學(xué)，四川 成都 610500）

1 新式栽培方式的草莓自動(dòng)化收獲農(nóng)機(jī)

比利時(shí)一家科技公司Octinion開發(fā)出一種草莓采摘機(jī)器人“Strawberry Picker”，該機(jī)器人適用于大棚式懸掛草莓環(huán)境，運(yùn)用搭載Beacon技術(shù)，通過3D視覺感測(cè)器，撿測(cè)出草莓成熟度，成熟度足夠的話，軟觸手會(huì)接觸草莓而不損傷果實(shí)，整個(gè)采摘過程只需3秒，且機(jī)器人會(huì)對(duì)草莓的各個(gè)面進(jìn)行比較，放置果實(shí)時(shí)，將較紅的一面擺放在上面的若果實(shí)還未到達(dá)設(shè)定成熟度，該機(jī)器人會(huì)預(yù)估其成熟的時(shí)間，然后重新過來采摘。該機(jī)器人的創(chuàng)新點(diǎn)在于其軟觸手模擬人手的柔軟度，將草莓的損傷降到最小；工作過程仿照人工工作過程，易操作。該機(jī)器人目前處在實(shí)驗(yàn)階段，但是Octinion計(jì)劃將于2018年開始與草莓農(nóng)戶進(jìn)行試點(diǎn)測(cè)試，并正在準(zhǔn)備2019年收割機(jī)的商業(yè)推出。

日本農(nóng)業(yè)食品產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究機(jī)構(gòu)與涉谷工業(yè)株式會(huì)社共同研發(fā)出一種固定型草莓采摘系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括采摘機(jī)器人和16個(gè)草莓種植平臺(tái)，其工作時(shí)需要種植平臺(tái)移動(dòng)至采摘機(jī)器人面前，機(jī)器人通過CCD攝像頭檢測(cè)草莓成熟度，若成熟度達(dá)到要求，平臺(tái)就會(huì)暫時(shí)停止移動(dòng)，機(jī)器人就用帶有刀刃的手指將其采摘下來。該系統(tǒng)一小時(shí)就可以完成16個(gè)平臺(tái)的草莓采摘任務(wù)，成功率達(dá)到70%以上。該系統(tǒng)的創(chuàng)新點(diǎn)在于機(jī)器人位置固定，不會(huì)受光線變化的影響，識(shí)別率高，工作環(huán)境穩(wěn)定。該系統(tǒng)的工作效率與種植平臺(tái)緊密相關(guān)，若種植平臺(tái)能穩(wěn)定運(yùn)行，該系統(tǒng)的工作效率高，實(shí)用性也隨之提高。

以上草莓自動(dòng)化收獲農(nóng)機(jī)都存在一個(gè)共同特點(diǎn)，草莓栽培方式和生長(zhǎng)環(huán)境需要專門設(shè)計(jì)，在當(dāng)前情況下應(yīng)用范圍窄，且新的栽培方式實(shí)現(xiàn)難度大，加之機(jī)器本身技術(shù)價(jià)值高，應(yīng)用成本也隨之增高。

2 傳統(tǒng)地壟栽培的草莓自動(dòng)化收獲農(nóng)機(jī)

國(guó)內(nèi)的徐麗明等人發(fā)明了一種壟作栽培草莓自動(dòng)采摘裝置，該裝置為四自由度的龍門草莓自動(dòng)采摘裝置，其草莓抓取機(jī)構(gòu)為氣動(dòng)手爪，其草莓切斷機(jī)構(gòu)為刀片，工作時(shí)，該裝置在田壟間水平移動(dòng)，當(dāng)運(yùn)動(dòng)至果實(shí)處時(shí)，停止水平移動(dòng)，手指開始前后、上下運(yùn)動(dòng)，微調(diào)采摘草莓位置，確定好后，氣動(dòng)手爪伸出，抓住草莓，固定住草莓后，刀片伸出，切斷草莓莖。該裝置的創(chuàng)新點(diǎn)在于裝置設(shè)計(jì)有草莓抓取機(jī)構(gòu)，可先固定住草莓，減小了切割難度。但是草莓莖內(nèi)含有纖維，韌性大，該裝置的草莓采摘方式為刀片直接伸出進(jìn)行切割，這對(duì)刀片的鋒利度要求高，且要求刀片伸出迅速，否則容易造成切割失敗。該裝置的工作步驟多，且完全依靠人工進(jìn)行操作，效率較低，目前該裝置還處于實(shí)驗(yàn)階段。

美國(guó)的Robotic Harvesting公司研發(fā)了一款草莓采摘機(jī)，其體積龐大，人可坐在車上對(duì)草莓進(jìn)行分裝，該機(jī)器人采用立體視覺識(shí)別技術(shù)對(duì)草莓進(jìn)行定位，并通過和相關(guān)軟件配合識(shí)別出成熟果實(shí)，采摘草莓機(jī)構(gòu)為三個(gè)手指。工作時(shí)，機(jī)器人兩輪在相鄰兩田壟間運(yùn)動(dòng)，當(dāng)立體視覺攝像頭識(shí)別到果實(shí)，機(jī)器人停止運(yùn)動(dòng)，相關(guān)軟件分析成熟草莓，并將信息反饋給系統(tǒng)，系統(tǒng)對(duì)機(jī)械臂發(fā)出指令，機(jī)械臂便伸出對(duì)成熟果實(shí)進(jìn)行定位，定位好后，三個(gè)手指夾著草莓，將草莓從草莓莖上扯下，并通過傳送帶將草莓運(yùn)送至收集盒中。該機(jī)器人的創(chuàng)新點(diǎn)在于采用立體視覺技術(shù)，可將果實(shí)進(jìn)行3D成像，并挑選出成熟草莓，整個(gè)過程中只需2秒。但該機(jī)器人的手指力度極難控制，失誤率較高，且草莓葉、草莓莖對(duì)草莓定位存在諸多干擾，對(duì)軟件分析算法要求高。目前該機(jī)器人還在加利福尼亞進(jìn)行調(diào)試，有望商業(yè)化。

傳統(tǒng)地壟栽培的草莓自動(dòng)化收獲農(nóng)機(jī)不用改變草莓種植環(huán)境，但地壟栽培環(huán)境復(fù)雜，若使用高成本的大型采摘機(jī)械，對(duì)于農(nóng)戶來說是極大的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，若使用體積小的機(jī)械，對(duì)功能模塊的微型化要求高，技術(shù)實(shí)現(xiàn)有難度。

3 農(nóng)機(jī)及農(nóng)業(yè)的未來發(fā)展

隨著科技進(jìn)步與人們對(duì)健康生活要求的提高，草莓采摘這種勞動(dòng)強(qiáng)度大、工作效率低的工作必將被農(nóng)業(yè)機(jī)械所取代，而農(nóng)業(yè)機(jī)械工作的可靠性、連續(xù)性、穩(wěn)定性必將隨著研究的進(jìn)展得到穩(wěn)健提高，逐步優(yōu)于人工，而成本逐步下降。以日、美、德為代表的發(fā)達(dá)國(guó)家農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平現(xiàn)處于領(lǐng)先地位，我國(guó)的農(nóng)機(jī)機(jī)械化水平還處在起步階段，近年來，我國(guó)也在這方面不懈努力，相信在不久的將來，我國(guó)農(nóng)業(yè)也將邁上新的一個(gè)臺(tái)階。

4 結(jié)語

雖然目前所開發(fā)的草莓自動(dòng)化收獲農(nóng)機(jī)在結(jié)構(gòu)和原理上存在差異、各有特色，但總的來說，無論是農(nóng)機(jī)開發(fā)人員還是農(nóng)業(yè)從業(yè)人員，他們?cè)谏a(chǎn)觀念上的差異最終決定著農(nóng)機(jī)的應(yīng)用形態(tài)或方式。在某種程度上，傳統(tǒng)的地壟栽培模式制約著現(xiàn)代草莓自動(dòng)化收獲的發(fā)展，自動(dòng)化收獲技術(shù)要繼續(xù)向前發(fā)展。