深谷技术 | 视觉采摘机器人助力江苏省农科院打造智能农业

智能化时代，如何让农业生产也变得智能化?

随着新农业生产模式和新技术的发展与应用，农业机器人逐步迈向农业生产主力军的行列，推动智慧农业的发展。采摘机器人作为农业机器人的重要类型，具有很大的发展潜力。

智能农业赛道，江苏省农科院已经深耕50余年。推动江苏省乃至全国农业生产的技术变革和转型发展，是如何实现智能化管理的？

农业大数据中心——智慧大棚多维度监测

农业科学院信息中心，围绕信息感知与模式识别、数据分析与智慧决策、智能装备与智慧化管控、农业农村信息服务四个方向展开智能农业研究。

其中，智慧大棚是智能温室农业的典型代表。

       大棚内的农业智能设备，通过预装多种作物生长所需的适宜环境参数，搭建温室智能化软硬平台，实现对温室中空气温湿度、二氧化碳、土壤温湿度等因子的自动监测和控制。通过采集回来的数据，控制设备可以自动控制大棚内的执行设备，实时自动调节、检测，使大棚内各个环境指标趋于一个理想水平，让番茄拥有良好的生长环境。

智慧大棚缺关键性一环——智能采摘       

       在果蔬种植过程中，农业科技学院信息中心技术人员发现，虽然果蔬大棚数据监控、检测等均可实现自动化，但果蔬采摘作为农业生产中的重要环节，目前还依赖于大量劳动力的参与。随着我国人口老龄化的日益加重，导致劳动力成本攀升，同时现代农业往着设施化、机械化和智能化的方向发展，传统的依靠大量劳动力的果蔬采摘模式已经不能满足未来农业发展的要求，同时结合团队发展需要，急需开展设施果蔬采摘机器人相关研究。

传统采摘方式

      为了寻求解决方案，农业科技学院信息中心进行了详细的调研，发现中科深谷果蔬采摘机器人具有很好的通过性和自主性，其视觉采摘技术满足他们以代替人工进行采摘的需求。

四轮四转采摘机器人——实现果蔬采摘无人化作业

2021年8月，中科深谷四驱四转采摘机器人正式在农业科技学院信息中心投入使用并取得良好的应用效果。

Slam室内导航激光雷达技术

       中科深谷四驱四转采摘机器人采用业界先进的slam室内导航激光雷达，实现精准建图，路线规划，自主导航。通过激光雷达建立环境的结构图，根据激光定位和导航算法，参考地图，根据定位点和目标点自动规划路径，控制机器人运动。且当运行过程中有障碍物时，导航系统会检测采集，自动避障。运动到合适的位置后，机械臂控制器会根据视觉控制器反馈的信息控制夹爪采摘西红柿，放入车体上的果蔬筐中。

视觉抓取系统 提供开源算法和案例      

      控制系统采用ROS通讯架构，通用灵活，易扩展，各子模块均提供ROS接口，可以灵活调整相机的安装方式，满足Eye-to-hand和Eye-in-hand的使用需求，控制系统可以快速匹配不同的相机安装方式进行手眼标定和控制，使用OpenCV进行开发，提供开源的图像处理算法和应用案例，在该平台的基础上，可以搭建开发各种场景的视觉抓取应用。

底盘运动灵活 轨迹跟踪精度高

      该机器人底盘采用中科深谷自主研发的四轮驱动和四轮独立转向移动机器人 ，运行平稳，精度更高，采用惯性导航系统对直线运动进行航向角度的闭环控制，直线行驶效果好（直线行驶100米，左右偏差不到10厘米），尤其适合空间受限的狭窄的大棚内的作业。

四驱四转带悬架设计，运载能力大，可以达到120KG，抗振及越障能力强，适合更复杂的路面。

       提供航模遥控器的遥控功能和无线串口的监控软件监控功能。底盘结构小巧，内部空间大，载重能力强，转向灵活，带悬架的设计，能适应更多的路面；采用四驱的设计，动力和越野能力强；四轮独立转向的设计，运动灵活，轨迹跟踪精度高。

四驱四转移动机器人的控制界面

四驱四转移动机器人的软件示教界

柔性采摘 误差小

      机械臂负载5kg，工作半径70cm；提供点到点控制接口、速度控制接口、能进行轨迹控制、具备保护性停止功能、零力拖动功能；点到点位置控制误差1cm。

       柔性电动夹爪是内部集成伺服系统的小型电动夹爪。其软材料可安全地夹取易碎易损的物体；自适应仿生结构无需定制手指形状，控制简便,适应多种形状规格可以安全地夹取西红柿等类似的水果；控制简便。

      中科深谷四驱四转采摘机器人在无轨道无外部路标情况下，可以在狭窄农业环境中的作业，具有很强的通过性和自主性，Slam定位下的自主导航技术，以及视觉识别技术，实现了机器人的控制及抓取，代替人工进行水果采摘，为智能果蔬的无人化生产奠定基础。

未来智能采摘机器人可以有效节约劳动力，降低农业成本，提高农产品质量和生产效率，加速实现大规模生产。

智能采摘技术的渗透将进一步提升农业采摘机器人的价值和优势，创造巨大的经济效益。

在这场助力智慧农业发展的腾飞中，中科深谷必将成为其中的积极参与者。