科创中国

行业领域

农、林、牧、渔业

需求背景

目前全国国家级农业示范园区300个、省市一级的园区在20000个，其中以果蔬种植为主体的大概有12000个。未来计划遴选其中10家作为重点推广应用单位，对本课题所完成的典型3台套智能种植装备进行推广示范应用，预计可销售20台套，市场价值在2000万左右。而同时可降低农业种植人工成本40-60%，提升种植品质价值20%。

温室种植人工劳动作业除技术范畴内的一致性差，效率低等缺点外，对作业人员还具有强度高，环境潮湿闷热易导致职业病等缺点。对自动化作业技术的推广是顺应全面建设小康社会，顺应人口结构变化，全面促进农业产业升级的有效途径。通过对自动化种植作业技术的研究与推广示范，实施智能化自动化的农业生产，除提高农业与农村经济水平之外，还可达到改善农业产业劳动条件，提高农业职业健康水平，规范农业生产与企业经营管理水平，提升从业者知识结构水平等一系列综合影响，对推动新农村建设与农村社会发展起到长远的积极影响。

需解决的主要技术难题

完善的全流程自动化作业装备可覆盖作物播种、育苗、定植、采收以及种植器具的清洗回收再利用工作，在上述各环节中替代人工作业。农业生产工作受限于作物生长规律，一直存在脉冲性强的特点，体力劳动需求在时间、空间上相对集中，造成“忙时忙死、闲时闲死”的现象。这一行业特点使农业生产工作难以应用现代企业管理方法，限制了农业生产型企业的规模扩大与降本增效，同时也不利于从业人员掌握操作技巧，影响产品品质的提升。

通过对成套作业装备的应用，可以极大的提高工作效率，缓解作业需求中人力需求的波峰于波谷差异，节省设施内的净空作业占地，提高设施土地利用效率；通过对成套作业装备的应用，可以有效保证作业品质，保证植株作物具有极高的一致性、洁净性。可以改善现代企业组织形式于管理方法不适合农业生产的困境，人员便于培训管理，有利于提高企业管理水平于盈利能力。

期望实现的主要技术目标

穴盘苗移栽机人：移栽效率：2,500株/小时；一次性移栽穴苗数量：6株；移栽破损率<1%）。智能果蔬收获机器人：采摘效率：7秒/个；采摘果实尺寸：30mm-80mm；抓握输出力：0-1kg；果实破损率<5‰。定植机器人：定植效率：2,000株/小时；株距：200mm-500mm；定植破损率<1%。

需求解析

解析单位：“科创中国”乡村振兴（自然资源价值保育）科技服务团（中国国土经济学会） 解析时间：2022-11-08

张志怡

广汉市乡村振兴局

工作人员

综合评价

（1）移栽机器人新型执行机构采用的气浮动手爪模式，夹取岩棉块的过程中，增设一组双叉，加强上部移栽手爪的抓握效果与工作可靠性；下方种苗下拉钢针沿着侧壁方向，向种苗中心伸出，插入后下拉进入岩棉快中心空穴，完成移栽作业。采用了模块化设计理念，可不同规格进行移栽，降低了整机成本。 （2）定植机器人以对准执行机构中待投送定植槽轴线作为主体结构向工作方向进行进给的运动方向，利用排序对准机构对定植槽孔进行顺序移动，然后通过在孔上方的投苗机构，投放种苗，从而规避了对种苗的夹持、避免了损伤。同时由于采用投苗方式，运动规律清晰，机构分布集中，几何尺寸降低，带来了工作速度快，工作损伤小，机构尺寸小，可靠性高等诸多优点。 （3）采摘收获以全柔性机器人为结构主体，结合“吞咽仿生”的创新思路，研制了中空全柔性采摘机器人。机器人以全柔性结构为主体躯干，采摘后的果蔬沿中空气囊管道下落，同时前端气囊嘴可马上对准下一个目标，不需要机器人的升放过程，可实现连续采摘作业。同时，由于采用了全柔性机械臂的结构，避免了工业机械臂容易出现空间干涉的问题，可以实现一个基座承载驱动多个机械臂， 从而使得整机工作效率成倍提升。

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