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获英国国家科研与创新署支持,Fieldwork Robotics开发树莓采摘机器人丨海外案例

作者:谌秋霖 2022-02-15 17:59

在收获的季节,喜悦本该盈满人们的内心。但在一些农场上,由于采摘工人的短缺,水果腐烂的速度远远超过了采摘速度。一些果农只能眼看着自己丰收的果实烂在地里,这已经对农场的经营造成了十分严重的影响。

 

为了解决采摘劳动力不足的问题,Fieldwork Robotics Ltd开发了人工智能驱动的自动收割机器人帮助果农采摘水果,以提高果蔬的有效采摘率,保证其正常供应。

 

据悉,当自动收割机器人全速运转时,它会在10秒甚至更短的时间内采摘一颗覆盆子(树莓),这个速度并不输于资深采摘工。只要能量充足,这个机器人每天能够采摘25000多个覆盆子,大大提高了农场的采摘效率。

 

团队具备强大学术依托,拥有丰富研发经验


Fieldwork Robotics Ltd成立于2016年,是为了开发和商业化普利茅斯大学计算、电子和数学学院机器人学讲师Martin Stoelen博士的工作而创立的衍生公司。其研发的覆盆子采摘机器人是Martin Stoelen博士的创意。

 

图:Fieldwork Robotics Ltd核心团队



(图源:Fieldwork Robotics Ltd官网)

 

Martin Stoelen博士是Fieldwork Robotics Ltd的学术创始人兼首席科学官。他同时担任普利茅斯大学的讲师和西挪威应用科技大学的副教授,并协助领导一个先进的机器人实验室。在美国、西班牙、英国和挪威的RD&I(研究、开发和创新)方面,他都拥有丰富的经验,这为他的工作赚取了大量赠款和私人资金。

 

基于对园艺收获的稳健和选择性机器人系统的研究,他与专攻能源和机器人技术的Rui Andres创立了Fieldwork Robotics Ltd,致力于开发用于收获软水果和蔬菜的、能够在不可控环境中运行的柔性、自适应和模块化机器人,以提高农业效率,解决全球农业劳动力长期结构性下降的问题。

 

深耕采摘技术开发,改进机器收割问题


采摘机器人在发现水果—判断水果—抓握水果—收割水果—储存水果的每个步骤中都需要强大的技术依托。其中最难的就是抓握水果和收割水果两个步骤。计算水果坐标位置、在不损坏水果的情况下进行收割水果、在采摘过程中保证机器稳定性等,都对研发团队提出了很大的挑战。目前,虽然有部分团队能够研制出采摘机器人,但对覆盆子等极其脆弱的水果,他们还是无能为力。

 

覆盆子比其他柔软的水果更脆弱并容易损坏,又生长在叶子和浆果分布复杂的灌木丛中,采摘难度大。Martin Stoelen表示,如果覆盆子采摘难题得以攻克,其他水果自然不在话下。因此,覆盆子成为Fieldwork Robotics Ltd机器人水果和蔬菜采摘项目的第一个目标。

 

Fieldwork Robotics Ltd的衍生技术设计十分灵活。其内部开发的高级人工智能允许机器人检测软水果和蔬菜的成熟度。只要通过改变收割臂末端的软件算法和工具,就能够使机器人适应不同的作物配置,最终完成采摘。

 

据英国《卫报》报道,这款机器人高1.8米,内置传感器和3D摄像头,机器识别出覆盆子后, 能够在10秒内摘下果实并放至托盘中,并根据成熟度进行分类。由于覆盆子果实柔软,极易破损,机器手臂专门配有特制夹垫,将压力传感器及柔软材料结合,避免在采摘时破坏果实。

 

图:机器人正在采摘覆盆子

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(图源:food and farming technology)

 

机器人的收割高度也可以根据各种采摘情况进行调整。只要调整机械臂的垂直位置,无论作物高低,都可以进行采摘。

 

不过需强调的是,这款采摘机器人造价不菲,总计需70万英镑(折合人民币约614万元)。目前,英国最大浆果种植商Hall Hunter为机器的合作方已完成了覆盆子收获机器人的初步现场试验,为该系统应用于其他软水果和蔬菜铺平了道路。2020年9月后,Fieldwork Robotics还与上海交通大学等机构进行合作,利用最新投资开发花椰菜、西红柿收获机器人等项目。

 

筹集多笔融资赠款,采摘技术深受资本与政府喜爱


通过Frontier IP Group plc等现有和新投资者的股权融资后,Fieldwork Robotics Ltd已筹集了67.5万英镑。这些所得款项将允许Fieldwork加速扩大覆盆子收获机器人的规模,并将其推向市场。

 

Fieldwork Robotics Ltd衍生技术的潜力已得到Innovate UK(该机构隶属于英国国家科研与创新署UKRI)的认可。2018年11月,Innovate UK授予Fieldwork Robotics Ltd 54.7万英镑的工业战略挑战基金赠款,以加速其技术的开发。

 

此后,Innovate UK又授予了Fieldwork Robotics Ltd三笔总额为30.3万英镑的赠款,加上剑桥郡和彼得伯勒联合管理局提供的5万英镑的东部农业技术增长倡议赠款,都被用来支持降低特定组件的成本。

 

Fieldwork Robotics Ltd首席执行官Rui Andres表示:“这次筹款使我们能够开始与 Bonduelle的合作,并加速覆盆子收获机器人的开发。在世界各地的种植者都在努力招聘劳动力之际,这项投资表明了人们对该技术的浓厚兴趣。”

 

行业发展前景广阔,或成未来采摘农业主流


2020年,Fieldwork Robotics Ltd被Future Farming和FIRA提名为2020年最佳田间机器人概念奖,并赢得了公众投票。这说明,智能水果采摘机器人有着巨大的潜力和市场需求。Fieldwork的工程师也将与罗伯特博世有限公司进行合作,优化公司的软机械臂,并开发旨在降低成本和提高速度的软件,为全面生产做准备。

 

图:Fieldwork Robotics Ltd第一个机器人进入田间为客户采摘覆盆子

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(图源:领英)

 

采摘是整个农业生产中最耗时、最费力的环节之一,需投入整个生产劳动时间的40%。为了使广大农民从繁重的采摘活动中解放出来,水果采摘机器人的研发和推广都在加快进程。

 

随着人工智能相关技术的逐渐成熟,采摘机器人的采摘准确率甚至还高于人工。同时,由于机器人的工作时间更长,工作效率更高,深受广大果农的喜爱。使用机器人技术来降低工人劳动强度和生产费用、提高劳动生产率和产品质量、保证农产品的适时采收,实现省力化和规模化,也是未来果树采摘行业的必然趋势。

 

Hall Hunter首席运营官David Green认为采摘机器人是未来种植业发展的主要方向,他认为:“预计2025年,我们将大量使用这类机器人收割作物”。

 

参考资料:

https://fieldworkrobotics.com/

https://new.qq.com/omn/20201010/20201010A07WZL00.html

https://www.sohu.com/a/317443741_291959

https://www.foodandfarmingtechnology.com/news/agricultural-machinery/raspberries-picked-by-robot-bosch-uk-to-help-fieldwork-robotics-optimise-novel-crop-harvesting-technology.html

https://www.plymouth.ac.uk/news/fieldwork-robotics-secures-funding-to-accelerate-development-of-harvesting-robots

 


注:文中如果涉及35斗记者采访的数据,均由受访者提供并确认。

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