在西北農(nóng)林科技大學(xué)的模擬果園實(shí)驗(yàn)室里，一臺(tái)由一大一小兩個(gè)半人形機(jī)器人組成的“雙胞胎”采摘設(shè)備正在進(jìn)行訓(xùn)練。這兩個(gè)機(jī)器人共用履帶式底座，高個(gè)的“大娃”負(fù)責(zé)采摘1.5米以上高處的蘋果，矮個(gè)的“小娃”則專注于低處果實(shí)的采摘?？蒲腥藛T介紹，這種分工設(shè)計(jì)旨在提高采摘效率，適應(yīng)不同高度的果樹需求。

機(jī)器人的核心采摘技術(shù)依賴于安裝在頭部和機(jī)械臂上的視覺系統(tǒng)。這套系統(tǒng)能夠精準(zhǔn)掃描果樹形態(tài)、果實(shí)色澤和大小，并將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸至中央處理單元。博士生陳重成解釋，機(jī)器人的“大腦”通過算法分析圖像信息，區(qū)分果樹、枝條、健康果實(shí)和病斑果實(shí)，最終鎖定優(yōu)質(zhì)蘋果并指揮機(jī)械臂完成采摘?jiǎng)幼?。?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，“大娃”的仿生機(jī)械臂具有更多關(guān)節(jié)和靈活角度，可繞過障礙物夾取果實(shí)；而“小娃”的工業(yè)機(jī)械臂則以更廣的作業(yè)空間和更快的速度見長。

為應(yīng)對(duì)真實(shí)果園的復(fù)雜環(huán)境，科研團(tuán)隊(duì)正開展多項(xiàng)技術(shù)優(yōu)化。近期，他們邀請(qǐng)具有豐富種植經(jīng)驗(yàn)的果農(nóng)參與實(shí)驗(yàn)，通過專業(yè)動(dòng)作捕捉系統(tǒng)記錄人類采摘時(shí)的手勢、力度和運(yùn)動(dòng)軌跡。家住陜西的果農(nóng)炊水利擁有8畝果園，每年采摘季需全家五口人忙碌一個(gè)多月，人工成本占收入三成。當(dāng)他得知采摘機(jī)器人平均7.5秒即可完成單果采摘、每小時(shí)可處理800個(gè)蘋果時(shí)，表現(xiàn)出濃厚興趣。目前團(tuán)隊(duì)正根據(jù)采集的數(shù)據(jù)優(yōu)化機(jī)械爪設(shè)計(jì)，以提升果實(shí)抓取的精準(zhǔn)度。

在丘陵地形模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上，科研人員正在測試機(jī)器人的地形適應(yīng)能力。通過反復(fù)加深土溝、調(diào)整坡度，他們記錄下設(shè)備最大爬坡角度為15度，并逐步挑戰(zhàn)其跨越溝坎的極限。團(tuán)隊(duì)計(jì)劃在今年秋季蘋果成熟期前完成所有優(yōu)化工作，使設(shè)備具備實(shí)際作業(yè)條件。這項(xiàng)研究對(duì)陜西果業(yè)具有重要意義——作為全國蘋果產(chǎn)量四分之一的產(chǎn)區(qū)，當(dāng)?shù)卮罅抗麍@位于丘陵地帶，傳統(tǒng)機(jī)械難以進(jìn)入，人工成本居高不下。

在另一片500畝的示范果園里，多臺(tái)智能裝備正在進(jìn)行協(xié)同作業(yè)演示。地面巡檢機(jī)器人穿梭于果樹間，監(jiān)測病蟲害并記錄采收進(jìn)度；兩臺(tái)轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)器人與采摘機(jī)器人配合，實(shí)時(shí)運(yùn)輸已摘果實(shí)；空中無人機(jī)通過遙感相機(jī)掃描果園，將道路狀況和果實(shí)成熟度數(shù)據(jù)傳輸至云平臺(tái)。碩士生楊清燕介紹，這套系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)空地協(xié)同作業(yè)，通過任務(wù)分配和路徑規(guī)劃顯著提升采收效率。目前陜西正加快推廣智能育種、數(shù)字孿生果園等技術(shù)，推動(dòng)智慧農(nóng)業(yè)解決方案向中小規(guī)模果園普及。