成都天府童村无人农场：智慧果园与农业机器人的未来

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▲在成都天府通村无人农场，有中国农业科学院规划研究院智慧果园研发基地。照片由受访者提供

▲韩伟正在调试水果采摘机器人。

▲无人喷涂机器人。

▲果园里的传感器。除签名外，本页所有图片均由四川日报全媒体记者石小璐拍摄

8月11日，工程师韩伟在成都天府通村的一处无人农场里忙着调试设备。最近，他们初步研发出了一款水果采摘机器人，可以在8秒内采摘一个苹果，并能识别苹果的不同品种和成熟度。 “随着农业机器人的推广应用，农民的收割劳动负担可以大大减轻。”韩伟说道。

成都天府同村无人农场位于四川天府新区成都直辖区白沙街道。是中国农业科学院农业资源与农业区划研究所（以下简称“中国农业科学院规划所”）智慧农业创新团队的技术集成示范。该基地是国内首家集成多种机器人进行果园生产管理的，包括智能田间巡查、无人除草喷药、水果采摘等。近日，记者来到这里一探果园的“黑科技”。

智能先锋与多机器人协同工作

在天府通村的无人农场里，几栋用集装箱搭建的房屋引人注目。这里是中国农业科学院规划研究院智慧果园研发基地。基地周围有十余亩郁郁葱葱的柑橘林，是科研人员的试验场。

集装箱房内，韩伟正正在与水果采摘机器人进行实战演练。该机器人高约80厘米。它的下半身是一辆移动汽车，上半身有一条长长的机械臂，头上安装了两个摄像头。

“体积虽小，但功能却不小。”韩伟介绍，“这两个镜片就相当于它的眼睛，可以识别、定位水果。”韩伟拿起一个苹果，放到了自己面前。愣了两秒，他迅速伸出机械臂抓起苹果，然后准确地将水果放入篮子里。机械臂末端由硅胶制成，可以无损采摘水果。

这种近乎人工的拣选是如何实现的呢？ “我们前期筛选了8000多张不同品种、不同形态的苹果图片，让机器进行深度学习。”韩伟表示，目前这款机器人不仅可以识别苹果，还可以判断水果是否被树枝遮挡，根据采摘位置规划路径，完成采摘、放篮等任务。拣选准确率达90%以上。

拣选机器人还有一个“小伙伴”——运输机器人。 “运输机器人就是果园里的‘小工人’，通过我们开发的协作系统，它们可以跟随、搬运，一个采摘一个运输另一个，非常方便。”韩伟说，水果采摘是劳动密集型工作。虽然目前机器人的拣选效率无法跟上人工，但也比可以24小时作业、降低人工成本要好。

当然，实现果园生产管理无人化还远远不止于此。基地内语音控制、视觉识别、无人驾驶、人工智能等技术均得到运用。目前，中国农业科学院智慧农业研究团队已研发出无人喷药机器人、无人除草机器人、智能田间巡逻机器人等多种果园作业设备。

无人喷药机器人可以利用果园地图识别病虫害位置，做到“有树才喷，树密多喷，有病虫害的地方多喷，有病虫害的地方不喷”掉头”；无人除草机器人可以根据“果园内杂草的分布”“图片”智能规划路径，并利用激光扫描仪进行定位导航，通过无人驾驶技术实现自主非重复除草， “有点类似于家里的自动扫地机器人”。韩伟表示，初步估算，两台机器人每天可分别保护多达50英亩的植物保护区，是体力劳动的5倍以上。

农业大脑天地一体采集农业信息

要实现果园的智能化、无人化改造，需要强大的数据采集、处理和分析系统。 “我们针对农业条件打造了智能传感设备，将农场的天空和地面融为一体。”中国农业科学院规划研究所研究员史云表示，农业生产决策依赖于包括果园信息在内的全方位农业信息。土壤状况、气象环境、水肥动态、果树生长状况、病虫害数据等。

这些数据是借助遥感卫星、无人机、物联网技术、土壤湿度传感器等各种设备获得的。果园内安装了6个土壤湿度传感器，可以采集土壤中的温度、湿度、盐度、水分等数据。通过低空悬停，无人机可以解读果树的宏观生长情况，准确采集单株果树的产量、病虫害等信息。 ;运行在果园之间的巡逻机器人，可以近距离感知田间的细微变化，捕捉果树上的温度、湿度、病虫害、杂草等数据……

“天上地下的海量数据就像血液一样流入超级智慧农业大脑——现场服务一体机，再通过边缘计算设备和人工智能算法，实现前端智能决策”。史云介绍，智慧农业大脑已经完成数据处理后，会生成各种机器人作业处方图，然后通过现场服务一体机发送给前端作业机器人，让机器人自主完成作业。

未来，一体机现场服务机可以与平板电脑、手机等终端设备连接，农民可以实时接收农场状态提醒信息，控制智能机器人并观察其作业情况。

目前，这些蓝图仍在制定中。中国农科院智慧农业研究团队于2019年12月落户成都，并与成都农业科技中心等单位共同在成都建立研发基地。常驻研发团队人员10余人，主要围绕无人果园方向，进行技术和设备的开发和示范。

“目前有多款机器人正处于实验阶段，预计最快两年后投放市场。”史云表示，无人果园还面临着技术不成熟、智能机器人采购和维护成本高等问题。

“比如，我们研发智能采摘机器人大约有8个月的时间，但在非标准化果园使用起来就很困难。”韩伟表示，水果的遮挡、晃动、形状和颜色的变化都会影响采摘效果。而且，为了让机器人能够自由移动，果园内的行距要求比较高。

四川是水果大省，尤其是晚熟柑橘，居全国之首。但四川果树普遍种植在丘陵山区，地块面积较小。目前还不适合智能机器人的大规模推广。未来，研发团队将结合四川实际产业和地形条件，定制开发果园机器人，满足果园不同场景的需求。 “我相信，通过反复试验和产品迭代，无人果园将不再遥远。”韩伟说道。