深谷技術 | 視覺采摘機器人助力江蘇省農科院打造智能農業

智能化時代，如何讓農業生產也變得智能化?

隨著新農業生產模式和新技術的發展與應用，農業機器人逐步邁向農業生產主力軍的行列，推動智慧農業的發展。采摘機器人作為農業機器人的重要類型，具有很大的發展潛力。

智能農業賽道，江蘇省農科院已經深耕50余年。推動江蘇省乃至全國農業生產的技術變革和轉型發展，是如何實現智能化管理的？

農業大數據中心——智慧大棚多維度監測

農業科學院信息中心，圍繞信息感知與模式識別、數據分析與智慧決策、智能裝備與智慧化管控、農業農村信息服務四個方向展開智能農業研究。

其中，智慧大棚是智能溫室農業的典型代表。

       大棚內的農業智能設備，通過預裝多種作物生長所需的適宜環境參數，搭建溫室智能化軟硬平臺，實現對溫室中空氣溫濕度、二氧化碳、土壤溫濕度等因子的自動監測和控制。通過采集回來的數據，控制設備可以自動控制大棚內的執行設備，實時自動調節、檢測，使大棚內各個環境指標趨于一個理想水平，讓番茄擁有良好的生長環境。

智慧大棚缺關鍵性一環——智能采摘       

       在果蔬種植過程中，農業科技學院信息中心技術人員發現，雖然果蔬大棚數據監控、檢測等均可實現自動化，但果蔬采摘作為農業生產中的重要環節，目前還依賴于大量勞動力的參與。隨著我國人口老齡化的日益加重，導致勞動力成本攀升，同時現代農業往著設施化、機械化和智能化的方向發展，傳統的依靠大量勞動力的果蔬采摘模式已經不能滿足未來農業發展的要求，同時結合團隊發展需要，急需開展設施果蔬采摘機器人相關研究。

傳統采摘方式

      為了尋求解決方案，農業科技學院信息中心進行了詳細的調研，發現中科深谷果蔬采摘機器人具有很好的通過性和自主性，其視覺采摘技術滿足他們以代替人工進行采摘的需求。

四輪四轉采摘機器人——實現果蔬采摘無人化作業

2021年8月，中科深谷四驅四轉采摘機器人正式在農業科技學院信息中心投入使用并取得良好的應用效果。

Slam室內導航激光雷達技術

       中科深谷四驅四轉采摘機器人采用業界先進的slam室內導航激光雷達，實現精準建圖，路線規劃，自主導航。通過激光雷達建立環境的結構圖，根據激光定位和導航算法，參考地圖，根據定位點和目標點自動規劃路徑，控制機器人運動。且當運行過程中有障礙物時，導航系統會檢測采集，自動避障。運動到合適的位置后，機械臂控制器會根據視覺控制器反饋的信息控制夾爪采摘西紅柿，放入車體上的果蔬筐中。

視覺抓取系統 提供開源算法和案例      

      控制系統采用ROS通訊架構，通用靈活，易擴展，各子模塊均提供ROS接口，可以靈活調整相機的安裝方式，滿足Eye-to-hand和Eye-in-hand的使用需求，控制系統可以快速匹配不同的相機安裝方式進行手眼標定和控制，使用OpenCV進行開發，提供開源的圖像處理算法和應用案例，在該平臺的基礎上，可以搭建開發各種場景的視覺抓取應用。

底盤運動靈活 軌跡跟蹤精度高

      該機器人底盤采用中科深谷自主研發的四輪驅動和四輪獨立轉向移動機器人 ，運行平穩，精度更高，采用慣性導航系統對直線運動進行航向角度的閉環控制，直線行駛效果好（直線行駛100米，左右偏差不到10厘米），尤其適合空間受限的狹窄的大棚內的作業。

四驅四轉帶懸架設計，運載能力大，可以達到120KG，抗振及越障能力強，適合更復雜的路面。

       提供航模遙控器的遙控功能和無線串口的監控軟件監控功能。底盤結構小巧，內部空間大，載重能力強，轉向靈活，帶懸架的設計，能適應更多的路面；采用四驅的設計，動力和越野能力強；四輪獨立轉向的設計，運動靈活，軌跡跟蹤精度高。

四驅四轉移動機器人的控制界面

四驅四轉移動機器人的軟件示教界

柔性采摘 誤差小

      機械臂負載5kg，工作半徑70cm；提供點到點控制接口、速度控制接口、能進行軌跡控制、具備保護性停止功能、零力拖動功能；點到點位置控制誤差1cm。

       柔性電動夾爪是內部集成伺服系統的小型電動夾爪。其軟材料可安全地夾取易碎易損的物體；自適應仿生結構無需定制手指形狀，控制簡便,適應多種形狀規格可以安全地夾取西紅柿等類似的水果；控制簡便。

      中科深谷四驅四轉采摘機器人在無軌道無外部路標情況下，可以在狹窄農業環境中的作業，具有很強的通過性和自主性，Slam定位下的自主導航技術，以及視覺識別技術，實現了機器人的控制及抓取，代替人工進行水果采摘，為智能果蔬的無人化生產奠定基礎。

未來智能采摘機器人可以有效節約勞動力，降低農業成本，提高農產品質量和生產效率，加速實現大規模生產。

智能采摘技術的滲透將進一步提升農業采摘機器人的價值和優勢，創造巨大的經濟效益。

在這場助力智慧農業發展的騰飛中，中科深谷必將成為其中的積極參與者。