本刊記者|柴帆

從歷史上看，世界各國推進農業(yè)現代化的道路大有不同，但唯一的共同點就是現代農業(yè)必然高度依靠科學技術。未來，機器人的大面積出現將會逐漸取代傳統(tǒng)勞動力，成為農業(yè)發(fā)展的得力助手。

在位于山東省萊西市店埠鎮(zhèn)的青島有田農業(yè)發(fā)展有限公司生產車間里,一臺機器人正在對生產線上的胡蘿卜進行360°鏡面掃描。機器可以用10毫秒的時間掃描處理完胡蘿卜圖像,實現分揀精準快速,一秒鐘可以處理100張圖像,分揀6根胡蘿卜。

店埠與它的胡蘿卜

萊西, 名源“萊陽之西”,這座在夏、商就已存在的城市，不僅具有悠悠歷史和宜人氣候，更具有充滿現代氣息的創(chuàng)新和探索精神。

萊西的四季變化和季風進退明顯，空氣濕潤，氣候溫和，四季分明，由于位于大沽河畔，水資源豐富是其得天獨厚的優(yōu)勢，且當地土壤是黑黏土，土壤肥沃，非常適合種植胡蘿卜，萊西店埠鎮(zhèn)有“中國胡蘿卜之鄉(xiāng)”的美譽。

店埠胡蘿卜以紅皮、紅肉、紅芯的“三紅”聞名，具有色澤好、光滑度高、甜度高等優(yōu)點，深受市場歡迎。每年到了收獲季節(jié)，來自上海、浙江等全國各地的客戶紛沓而來。店埠蘿卜是“山東省省級特色農產品”，店埠胡蘿卜已于2010年獲得國家地理標志認證。2013年起連續(xù)三屆獲評“全國名特優(yōu)新農產品”。

店埠胡蘿卜享譽海內外，據統(tǒng)計，店埠鎮(zhèn)年出口胡蘿卜10多萬噸，主要發(fā)往東南亞、韓國、日本、中東等地，出口量占山東地區(qū)的九成以上。

店埠種植胡蘿卜的歷史可以追溯到1995年。當時，只有幾戶村民種植胡蘿卜，收獲后會將胡蘿卜拿到附近的農貿市場出售。一名外地客商嘗了嘗，發(fā)現味道非常好，當場全部收下這些胡蘿卜，并表示有多少要多少。這名客商將這幾戶農戶家的胡蘿卜全部收購后，轉銷外地，大受歡迎。隨后，這名客商在當地包下一片土地，雇傭當地村民種植胡蘿卜。隨后有不少客商慕名來收購，種植胡蘿卜的農戶也越來越多，逐漸成了規(guī)模。如今，該村家家戶戶種植胡蘿卜，少的有三四畝地，多則高達三四十畝地。

據了解，店埠鎮(zhèn)有30多個村莊種植胡蘿卜，種植農戶達到7000多戶，種植面積達5萬畝。收獲期間，每天500萬斤的胡蘿卜銷往全國各地，胡蘿卜產業(yè)的年產值在5億元以上。店埠胡蘿卜享譽海內外，據統(tǒng)計，店埠鎮(zhèn)年出口胡蘿卜10多萬噸，主要發(fā)往東南亞、韓國、日本、中東等地，出口量占山東地區(qū)的九成以上。

智能機器人分揀胡蘿卜

時年28歲的耿琪超便出生在這里，在這個土生土長的萊西小伙身上，齊魯大地人特有的氣質被體現的淋漓盡致，純樸中含有睿智，大度中透出豪邁，說他們粗獷豪放，卻也至誠耐勞。

在美國明尼蘇達大學讀經濟學期間，耿琪超和同學得到美國田間實習，第一次接觸到國外先進的農業(yè)技術和較高的農業(yè)機械信息化水平，切身經歷美國農莊從播種到收獲的自動化與機械化之后，他的心情非常沉重。

“在萊西，兩口之家每年最多能種十幾畝地，而在美國，一個人運用現代機械化，輕輕松松就可以管理萬畝良田?！?/p>

耿琪超夢想著把家鄉(xiāng)的父老鄉(xiāng)親從土地上解放出來。留學期間，他利用課余時間接觸先進的農業(yè)技術和機械化作業(yè)，立志將機械化農業(yè)作業(yè)帶回養(yǎng)育自己的家鄉(xiāng)。

2013年，耿琪超回國創(chuàng)業(yè)，任青島有田農業(yè)發(fā)展有限公司（以下簡稱“有田農業(yè)”）總經理，從事起了胡蘿卜的種植、加工和出口生意。有田農業(yè)是一家主要從事農產品加工出口貿易的企業(yè)，在充分了解到農產品初加工領域的現狀和不足后，2013年起，有田農業(yè)開始在智能農業(yè)設備領域進行研發(fā)。

耿琪超發(fā)現，想要實現自己的愿望并不簡單。西方的大農業(yè)生產，農業(yè)集中化非常成熟，機械操作也隨之變得簡單。但在中國這片人口眾多的土地上，這似乎成了不可能的事情。雖然大家也已經在尋找讓農業(yè)變得輕松的方式，但真正實現農業(yè)生產全自動化還是任重而道遠。

“我發(fā)現鄉(xiāng)親們在胡蘿卜的種植和管理上問題不大，但是在分選胡蘿卜時，人工分揀效率低、標準無法統(tǒng)一、質量難以保障，不能滿足外貿行業(yè)對胡蘿卜的分選要求，且很多工人在一個車間里集中作業(yè)有安全風險，加之市場上又沒有相應的產品，我就琢磨著發(fā)明個機器，解決胡蘿卜的分選難題”。

胡蘿卜智能分揀機器人主要應用機器視覺和模式識別，通過高精準的氣動裝置和柔性機械設計，對胡蘿卜實現分級分揀。

針對人工分選胡蘿卜效率低、質量差，無法滿足外貿行業(yè)對胡蘿卜的分選要求等問題，耿琪超與青島農業(yè)大學進行產學研合作，聯合在智能農機裝備和現代農業(yè)物聯網領域進行開發(fā)研究。

2013年，有田農業(yè)成功申請為青島市農業(yè)智能軟件專家工作站，吸引了數位教授與博士入駐進行科研攻關。該項目緊跟國際計算機視覺檢測農產品的發(fā)展趨勢，借鑒了發(fā)達國家產品的優(yōu)點，根據胡蘿卜的外觀特征，開發(fā)了一套集計算機、人工智能、模式識別、微電子技術等高新技術為一體的胡蘿卜品質檢測系統(tǒng)及設備。

談起研發(fā)過程中的艱苦，耿琪超說：“僅僅研究精準控制胡蘿卜運動軌跡這一項技術，我們就實驗了十幾種方法，整個分揀機的研發(fā)過程可以說失敗了成百上千次?！?/p>

研究胡蘿卜分揀機是一個從無到有的過程，耿琪超帶領著團隊度過了艱難的創(chuàng)業(yè)期。

“當時為了攻克精準打果而且不傷果的問題，研發(fā)團隊在車間一呆就是幾個月，進行了大量試驗，為了精確把握打果位置，我們用墨水來標記，一天下來，大家都被噴成了墨人?！?/p>

三年間，耿琪超共帶領著他的團隊先后主持國家中小企業(yè)創(chuàng)新基金1項，青島市、萊西市各類科技發(fā)展計劃項目10余項，申請專利15項，授權軟件著作權12項，2項科研成果達到國內領先水平，1項科研成果達到國際先進水平。

耿琪超認為，這些產品技術的應用，每年不僅可以給公司節(jié)省上百萬人工成本，胡蘿卜年出口量也將提高30%，給農民帶來更大收益，并為數十名大學畢業(yè)生提供了一線研發(fā)實踐崗位，帶動周邊農民，大學生及失業(yè)者就業(yè)。

小技術促進果蔬分揀大發(fā)展

隨著人民生活水平的不斷提高，外貿與加工業(yè)的發(fā)展，胡蘿卜作為健康蔬菜，在我國栽培面積逐年擴大。農業(yè)部近年統(tǒng)計資料表明，我國胡蘿卜栽培面積已近26萬hm2， 主要分布在華北、華中、西南、西北與東北的部分省份，其中河北、山東、遼寧、江蘇、四川、河南、安徽等省的播種面積都在0.6萬hm2以上。

在大面積種植胡蘿卜的今天，智能胡蘿卜分揀機器人的出現，無疑為廣大種植戶提供了有利工具。目前，耿琪超已經收到多家農產品加工廠，農產品出口企業(yè)關于胡蘿卜智能分揀機器人的訂單。

胡蘿卜智能分揀機器人主要應用機器視覺和模式識別，通過高精準的氣動裝置和柔性機械設計，對胡蘿卜實現分級分揀，并且自動按照國際標準對果蔬的大小、果形、顏色、缺陷進行品質分級，顏值高的進行裝箱出口銷售，顏值低的進行再加工。此外，胡蘿卜智能分揀機器人節(jié)約了大量的勞動力和勞動成本。耿琪超表示：“勞動力一天一人能揀2噸左右，機器一小時理論上可以達到3-6噸，并且可以連續(xù)作業(yè)不會疲勞，大概能取代20-30人工作。”

果蔬是我國繼糧食產業(yè)之后的第二大農業(yè)支柱性產業(yè)，其中，果蔬分選與篩揀是食品加工中的必要環(huán)節(jié)。耿琪超認為：“我國果蔬分選領域起步太晚，也沒有成規(guī)模，相應的機器學習，精準控制技術和國外都有差別?！?/p>

傳統(tǒng)分揀主要依靠人工，但人工分揀主要依靠從業(yè)經驗，效率低且質量沒法保證。隨著中國人口結構的變化，人口紅利逐漸消失，上游食品和農產品加工行業(yè)普遍面臨招工困難的窘境，分揀果蔬是一種簡單且繁瑣的工作，越來越多的年輕人，都不愿意從事這項有苦又累的工作。盡管市面上已經出現了各種各樣的果蔬采摘分選機，但分選指標仍然停留在大小、重量等粗略特征，且分選精度、功能集成度普遍較低。在分揀領域，工業(yè)機器人只能完成固定模式物體的抓取，對于混雜物體的識別和分揀，依然有90%以上通過人工方式完成，極大地限制了工業(yè)生產的效率。

耿琪超認為，這項研究成果不但可推廣應用在胡蘿卜的深加工分級中，還可以推廣到蘆筍、蓮藕、黃瓜等果蔬的加工分級包裝中，不但有利于提高農產品的產業(yè)化程度及其在外貿出口中的國際競爭力，而且有利于提高特色品牌產品的知名度。對于果蔬分選的發(fā)展來說，胡蘿卜智能分揀機器人的出現中不是舉足輕重，卻也功薄蟬翼。

“下一步，我們的主要計劃是完成產品閉環(huán)，實現無人化裝箱、包裝，大力發(fā)展高效現代農業(yè)和農業(yè)機器人?！惫㈢鞒f。

我國是一個農業(yè)超級大國，自古以來，農業(yè)就是我們的支柱產業(yè)。隨著科技的進步，我國大部分農業(yè)生產已經實現了半自動化。農業(yè)的未來在于智能化，農業(yè)生產機器換人大勢所趨，也符合鄉(xiāng)村振興和新舊動能轉化。大力實施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略，必須把著力點放在農業(yè)農村的現代化上，而發(fā)展現代農業(yè)、建設現代農村的根本出路在科技。