科创中国

一、成果意义：

番茄产业效益与劳动力成本紧密相连。以荷兰、美国、日本为代表的机器人采摘技术发达国家，依靠先进的园艺技术和自动化生产收获装备，劳动力成本占总成本的比例仅为30%左右。我国番茄生产仍是劳动力密集型，劳动力成本占比至少50%以上，特别是采收环节劳动强度大，作业效率低。在目前设施园艺生产规模不断扩大、劳动力成本不断攀升和市场竞争力日益激烈的情况下，设施番茄生产迫切需要解决番茄自动化收获问题。我国设施番茄虽在采摘环节有一些机械装备开发，但目前还处在实验室开发阶段，其采摘效率、自动化程度较低。由于存在番茄品种、栽培方式、管理模式的差别，国外先进采摘机器人技术难以引进以及引进难以适应我国国情。因此，深入研究番茄采摘机器人智能装备，具有重要的科学价值，对实现我省设施园艺智能生产具有重要现实意义。

二、技术优势：

1.  采用轨道地面两用式麦克拉姆轮底盘，适应温室种植环境，转弯半径小；

2.  基于深度相机，结合yolov4与传统图像处理算法，识别番茄串、果梗以及采摘点，并定位采摘点空间坐标；

3.  具有自动行走导航以及上下轨功能，能够按照既定路线行进、转向、掉头、上下轨、换轨等；

4.  专用末端执行器，夹剪一体，仅靠单个动力源可同时实现对番茄果梗进行剪切和夹持功能，能耗低；

5.  配备机械臂与果筐升降功能，可根据番茄高度动态调整机械臂与果筐位置。

三、应用前景及市场潜力：

我国是世界设施农业面积最大的国家，2016年全国（不含港澳台）设施农业总面积为***千公顷，人均设施园艺面积仅次于以色列，居世界第二位。番茄是全球消费最多的蔬菜之一，2016年的全球产量为***亿吨，比十年前高了近30％。当前，我国种植的番茄在收获时基本上还是依靠手工来完成。为了保证适时采摘，其劳动量大、劳动强度高，需要大量劳动力。随着人口老龄化及农业劳动人口的减少，谁来种地正日益成为一个重大的社会问题。因此，助农的番茄采摘机器人产品，为设施农业、番茄产业和农民服务，这对于提高我国农民收入，农产品质量和国际竞争力，保证我国社会的稳定发展具有重要的作用，有广阔的市场前景。

四、社会与经济效益：

本项目广泛采用人工智能、多传感器技术和生物技术，首先将会促进相关行业技术在现代农业领域发展；推广到设施果蔬、种苗和花卉生产中，可促进我国温室园艺生产模式的现代化转型，较大改善农业环境和提高人民生活水平；可大大降低设施番茄采收环节劳动强度，并摆脱了自然气候的影响，有力的吸引年轻人从事现代农业生产，有效应对了我国农业劳动力老龄化和空心化难题；可实现设施园艺自动化、智能化和信息化生产，对提高我国农业自主创新能力，增强了我省农业企业市场竞争能力有着重要社会效益。方法和成果为可满足设施园艺机械化需求，提供一套番茄采收机器人技术和装备，有助于减少人工投入和提高作业效率，进一步提高农民经济收入和积极性，增加设施农业产业的经济效益。