影/草莓自動採摘市場龐大!各國競相研發機器人大比拚

影/草莓自動採摘市場龐大!各國競相研發機器人大比拚

▲ Agrobot 的自動草莓採摘機。(圖/取自 YouTube

【原文:《勞動力短缺呼喚草莓採摘自動化》,智慧機器人網編輯整理】

文/機器人網

草莓採摘對人類來說是一項非常繁瑣的工作,但要開發一個機器人來做這項工作,讓他們能區分哪些草莓是成熟的,並將他們無損地採摘下來,是一個比較大的挑戰,而要求農民重新配置土地以適應機器人採摘,則是另一個挑戰。在美國,每年大約有 7.5 億美元花在草莓採摘上,而草莓採摘工人也變得越來越難找。

由於缺工,價值數百萬美元的果實就這樣腐爛在地裡。 Wish Farms 主人、佛羅里達 Plant City 的 Harvest CROO Robotics 的聯合創辦人 Gary Wishnatzki 說:「『自動採摘』的市場需求非常龐大,從我個人經驗來看,我們的勞動力正在不斷減少」。「 CROO 」是電腦機器人優化採摘器( Computerized Robotic Optimized Obtainer )的縮寫。

▲美國與西班牙公司都研發草莓採摘機器人。(圖/翻攝自機器人網)

Wishnaztki 說:「我讓我們的工程師開發一個採摘器,不需要種植者從根本上改變他們目前的種植方式。那是其他採摘機器人尚未實現商業化的主要原因。」 據《坦帕論壇報》,儘管加州是美國最大的草莓生產地,大部分冬天的草莓生長在 Plant City 附近的 1.1 萬英畝土地上。 Harvest CROO 的首席技術官和聯合創始人 Bob Pitzer 在設計出第一個原型採摘機之前,一直在研究人的動作。

草莓的體積更小,比其他水果更脆弱,需要更細膩的手感。「人們還沒意識到人類在做事情的時候是多高效」他說:「使用機器人操作,我們最大的挑戰是減少時間。基於我們的觀察,我們的目標是開發機器人來採摘盡可能多的草莓,同時對草莓苗進行好保護。」自動採摘機的另一個要求是視覺系統,這樣可以區分成熟與不成熟的草莓,因為在採摘季中,每隔三天就可以採摘一次草莓,而不像玉米等作物,可以等全部成熟了一起採摘。

Harvest CROO 的採摘機使用的是已經商業化的視覺傳感器和軟體。此外,機器人可以在夜間進行採摘,以免草莓在白天採摘時造成損傷, Sweet Life Farms 的聯合持有人 Steve Howard 說,他也是 Harvest CROO 的投資者之一。模塊化的設計讓 Harvest CROO 的機器能置換部分壞零件,讓修理變得更簡單容易,Pitzer說。

逐漸成熟的草莓採摘機器人

2012 年以來, Harvest CROO Robotics 因為其首個原型自動化採摘機獲得了 100 萬美元融資。他的阿爾法模型還能用塑料盒進行草莓包裝,以供零售用。自動採摘機的投資者包括佛羅里達洲和加利福尼亞州的農民。 Harvest CROO 已經提交了實用和臨時專利,並計劃將採摘機提供給種植者使用,他們只需要支付很少的費用就可以了。

Harvest CROO 是幾個開發草莓採摘機器人的公司之一,這也不足為奇,因為據佛州草莓種植者協會,佛州的草莓採摘市場規模達 10 億美元。 Robotic Harvesting LLC 於加州的奧克斯納德附近測試其原型草莓採摘機。商業版本的產品成本約為 30 萬美元,希望能在五年內在勞動力成本上節約 110 萬美元。

▲ Agrobot 的自動草莓採摘機。(影片/取自 YouTube,若遭移除請見諒)

此外,西班牙的 Agrobot 正在為加州的市場開發一款有 14 個手臂的自動草莓採摘機。 Agrobot 的機器也還處在原型階段,成本約為 10 萬美元。

售價僅 5 萬美元的日本草莓採摘機器人

2013 年,日本的 Shibuya Seiki 公司在東京召開的自動識別及通訊博覽會貿易展上展出了他們開發的草莓採摘機器人。這款機器人通過 3D 立體攝像系統來捕捉草莓的顏色來最終確定是否成熟,然後通過機械臂剪切然後裝進框中,整個剪切過程只需要 8 秒。

Shibuya Seiki 公司的 Mitsutaka Kurita 表示:「這個機器人能夠在種植者已經入睡的時候依然為主人採摘最新鮮的草莓,目前基本上能夠替代三分之二的人工操作。」儘管一籃子的草莓在日本可以賣到 5 美元左右,但是這款採摘機器人的售價竟然高達 5 萬美元。當然,跟前文提到的機器人相比,這款機器人的售價無疑是非常有競爭力的。

▲日本研發的草莓採摘機器人價格上相當有競爭力。(圖/翻攝自機器人網)

新型系統包括採摘機器人和 16 個草莓種植平台,種植平台會定期移動至採摘機器人面前,機器人通過 CCD 攝像頭捕獲草莓是否變紅的信息,一旦發現紅色果實,平台就會暫時停止移動,而機器人就會根據顏色辨別出已成熟的草莓,並用帶有刀刃的手指將其採摘下來。該系統一小時就可以完成 16 個平台的草莓採摘任務,成功率達到 70% 以上。

這款機器人最大的特點是固定式機器人,與以往的移動式機器人相比,工作時間可延長至 12 至 22 小時左右(因受光線影響原移動式機器人在強光下無法辨別草莓顏色,只能在夜間作業)。新的機器人不僅能夠在白天使用,並且採摘面積達到移動式機器人的 2 倍。但由此也帶來另一個缺點,那就是無法在目前大面積種植的草莓田中進行採摘,推廣方面會遭遇較大的問題。

中國大陸草莓採摘機器人現狀

在第七屆世界草莓大會上,由中國大陸農業大學工學院張鐵中教授團隊研發的草莓採摘機器人「採摘童1號」於草莓大會國際草莓產業展區展出。演示現場只見「採摘童 1 號」平穩地「走」到一盆草莓前,伸出「手」來,靈巧地把盆栽草莓果實準確地採摘下來,並放到果盤中。此舉吸引了參觀者的興趣,紛紛駐足觀看,演示現場連連發出稱奇聲和讚嘆聲。據介紹,「採摘童 1 號」機器人匯集了多項最新研究成果,該機器人結構小巧、動作靈活,具有很高的智能水平,能夠自主搜索、識別成熟草莓果實。

在自身機器視覺系統的導引下,採摘機械手可精準夾持、剪切草莓果柄,並將其放入收納筐內,不僅為草莓採摘降低了人工成本,還極大地提高了工作效率。機器人採用了履帶式行走機構,行進平穩、轉彎靈活。

▲中國大陸的採摘童 1 號。(圖/翻攝自機器人網)

此外,上海交通大學與日本宮崎大學共同研製出了跨壟作業 4 個自由度的草莓採摘機器人設備。該機器人採用兩個俯視地面的 CCD 攝像機獲取草莓的圖像,計算出草莓的方位,用雷射傳感器測量機械手爪到草莓的距離;採用氣動機械手爪抓取草莓果柄,並用剪切式切刀切斷果柄。但這僅僅只是一個草莓採收實驗裝置,體積比較龐大,且沒有驅動裝置,對於草莓的枝葉遮擋、重疊等尚未進行研究,距生產實際應用還有相當的距離。

據 Orbis Research 的研究報告《 2014 - 2020 全球農業機器人市場份額、戰略核預測》,全球農業機器人市場預計將由 2013 年的 8.17 億美元增長到 2020 年的 163 億美元。除了勞動力的成本的節省之外,潛在收益還包括採摘的產品更一致,使用的農藥更少。

【原文:《勞動力短缺呼喚草莓採摘自動化》,智慧機器人網編輯整理】

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