美国成功研发苹果采摘机器人 可节省数十亿美元人工成本

由于劳动力短缺，美国华盛顿每年有120亿苹果等待采摘。华盛顿州立大学的研究员开发制造了一个苹果采摘机器人原型，希望能在今年秋天进行测试。如果成功的话，预计会为华盛顿的苹果种植者节省数十亿劳动力成本。如果这个机器人真如研究着预计的那样能很快商业化，对于中国的苹果种植业而言也是一个巨大的利好消息。

能做这项工作的机器人在哪里？

下次你到本地的超市去买水果，尤其是各种整齐排列在一起等你购买的各种品种的苹果的时候，你可能无法相信，但事实上，每个苹果都是由人手工采摘的，通常是站在梯子上，把苹果摘下来后装上袋子，再扔进麻袋里。这就是工作。

根据农业部门的统计，华盛顿州每年出产全美约68%的苹果，这就意味着超市里的苹果，有将近十分之七来自华盛顿。

美国苹果总产量达2.63亿个42磅重的箱子，仅占全球总产量的6%。相比之下，2014年中国苹果产量占世界总产量的54%。

华盛顿苹果年产量大约为100-120亿，所有都是手工采摘，并且采摘时间只有不足4个月（从8月中旬到11月中旬）。

再次，几乎全世界的苹果都是靠手工采摘，并且采摘时间具有季节性。

快和轻柔是关键

今年秋天进行测试的苹果采摘机器人是有华盛顿州立大学（WSU）的工程师和科学家研发的，它有助于解决劳动力短缺，并帮助种植者节省大量劳动力成本。

机器人原型设计、制造和测试由华盛顿州立大学的精细及自动化农业系统中心完成的。

华盛顿州立大学新闻报导，“工程师和科学家们希望在今年秋天测试这个苹果采摘机器人，希望它能快速而轻柔地采摘苹果，并且经济上可行。”

华盛顿州立大学在2013年获得了美国国家机器人计划（美国农业部）的54.8万美元拨款，现在，该项目已经制造了一个苹果采摘机器人原型，将在即将到来的秋天进行测试。

“跟工厂和其他工业应用不一样，苹果采摘机器人需要能精巧采摘，不会造成苹果自身的伤害，同时还要避开围绕在苹果周围的树枝、树叶及其他障碍物。”华盛顿州立大学生物系统工程副教授、项目首席研究员Manoj Karkee如是说。

他表示，“这就是为什么跟工业应用的机器人相比，它更具有挑战性和难度。这并不意味着我们不能从工业环境中看到或知道的内容进行学习，但它需要更多创造性地解决方案，因为它是用在果园里的。”

Karkee正与CPAAS主任Qin Zhang以及华盛顿州立大学区域果树专家Karen Lewis合作研究，看机器人如何移动和操作更有效，且对水果和果树造成的损失最小。

苹果采摘机器人的一部分是由3D打印机制造的。

与华盛顿州立大学三城校区的机械工程副教授Changki Mo一起，该团队重点关注机器人和人类的互补性，以完成该苹果采摘系统。

Karkee说，“我们试图用一定程度的人力与机器人进行合作。机器人会完成其中95%-98%的工作，剩下的2%则有协助的人来完成。这使得它，至少在我看来，可以达到我们所需要的精度和生产率。”

这个机器人配置了一条手臂和一只“手”，其中有8个马达一致动作，再配合视觉系统，让它可以直接抓住苹果，并把它从树上摘下来，就像人做的那样。

机器人的视觉系统包括摄像机和传感器，可以捕捉树的图像。使用算法以识别颜色、形状和纹理，将果实跟树的其他部分区分开来，以确定苹果的位置，以便机械手能直接进行采摘。

对未来的希望

“这是科学家和农业工程师目前正在解决的最具挑战性的问题之一，”他说，“据我们所知，它真的有前途，我们真的认为，我们的东西是有用的。”

他说，如果他们能成功创造一个苹果采摘机器人，它有可能为华盛顿苹果产业的种植者节省数十亿美元。

“（苹果采摘）是劳动密集型、高成本、高风险产业，没有足够的劳动力来做这项工作，因为它有季节性，”他说，“所有这些因素都在促使我们开发一个苹果采摘机器人。这些是公认的问题，农民、地方政府和联邦政府试图解决它。我们希望这是解决那个问题的解决方案。”

Karkee说，他对已经完成机器人原型制造的进度很满意，并乐观地认为，该原型能在不久的将来实现商业化。