原标题:数智润乡村丨“双胞胎”机器人:以科技赋能果业振兴 立体无人果园未来可期
编前语:当“无人机”“机器人”首次被写入中央一号文件,当农业新质生产力在田间拔节生长,当数字技术从概念走进现实……乡村发展正迎来全新气象。
为深入贯彻2026年中央一号文件精神,落实数字乡村建设、农业新质生产力发展要求,新华网开展“数智润乡村”全媒体作品征集活动,以城市科技力反哺乡村振兴,用镜头与文字记录乡土巨变,诚邀全社会共同见证、书写与传播中国乡村的数智化美好图景。
随着现代信息技术、生物技术等创新应用,人工智能在农业育种、现代种养等领域落地应用,从靠经验种地,到靠算法增效,农业科技创新,正加速从实验室走向田间地头。
陕西是果业大省,仅苹果产量就占全国约四分之一,因大量果园分布在丘陵、沟壑地带,大型机械无法进入,人工成本居高不下。一位拥有8亩果园的果农算了一笔账:他家果园年产果4万斤,每到采摘季全家5口人要忙一个多月,雇人采摘的话,人工费要占到卖果收入的近3成,遇上刮风下雨更是犯愁。长期以来,水果采摘主要依靠人工完成,受作物特性和环境影响,效率低、成本高、招工难,成为制约果业发展的突出瓶颈。
面对这一产业痛点,西北农林科技大学机械与电子工程学院杨福增教授团队自主研发“双胞胎”苹果采摘机器人(以下简称 “双胞胎”机器人)。设备由一大一小两个半人形机器人组成,共用履带式底座。高个子“大娃”负责1.5米以上高处苹果的采摘,低个子“小娃”负责低处苹果的采摘,“兄弟俩”默契配合,实现苹果采摘全树覆盖。
这一设计的核心理念在于“仿生协同”——模仿人工采摘中不同身高、不同分工的作业模式,通过双臂配置的差异化实现优势互补。“大娃”的机械臂关节更多、更灵活,可绕过枝叶障碍以多角度、多姿态完成采摘;“小娃”的直方形工业机械臂则作业空间更广、速度更快。
“双胞胎”机器人的关键技术在于安装在其头部和机械臂上的视觉系统。这套系统如同机器人的“眼睛”,能精准扫描果树形状、果子的色泽和大小,并即时将信息传输给机器人的“大脑”。
机器人“大脑”根据算法进行识别分析,不仅能区分苹果树、枝条和苹果,还能筛选出被病虫害腐蚀的坏果,最终确定果相好的苹果,再对机械臂下达采摘指令。这一“精准识别—智能筛选—柔性采摘”的技术链条,实现了从“一把抓”到“精挑细选”的跨越。
据团队介绍,目前“双胞胎”机器人平均7.5秒即可完成一个单果采摘。待投入使用后,预计一小时可采摘苹果约800个。为适应实际果园的复杂环境,科研团队在模拟丘陵地形上反复测试,已取得最大爬坡角度15度的数据,并持续挑战其跨越沟坎的能力。此外,科研人员邀请有多年经验的果农在实验现场摘果,通过动作捕捉系统采集手势、力度、运动轨迹等数据,进一步优化机器人采摘爪的动作。
“双胞胎”机器人的应用不止于单一设备的突破,在陕西500多亩果园的模拟演示中,一幅立体的无人果园图景已然展开:地面上巡检机器人来回穿梭,检查病虫害、监测采收进度;两台转运机器人与采摘机器人密切配合,及时转运果实;无人机低空飞行,通过遥感相机扫描地面状况……
目前,陕西正加快推广智能育种、数字孪生果园、丘陵山区专用智能装备,通过全链条大数据管控、绿色低碳生产等新技术,扩大智慧果园覆盖面积。2024年9月,我国首个苹果全程机械化试验站——延安苹果全程机械化试验站在黄陵揭牌,由杨福增教授团队规划设计,果园机器人正逐步覆盖犁地、除草、喷药、套袋、采摘等全流程。2025年10月,“双胞胎”机器人已在延安市黄陵县完成了首次实地演示,展现了未来果园的无限可能。
从“靠天吃饭”到“知天而作”,随着技术的持续迭代和应用的不断拓展,中国农业智能装备成果将惠及更多果农和更广阔的乡村大地,为农业现代化注入源源不断的科技动能。(作者:陈重成 张渝民;拍摄:陈重成 崔本辉;素材来源:西北农林科技大学)
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