农田“外挂”，湖北造！

编者按

智能农机装备是发展现代农业的新质生产力。

春耕时节，一批湖北造农业机器人走出实验室，解锁农业生产新场景，耕耘希望的田野。

01激光一扫 瞬间除草

华工科技研发团队在云南测试第二期智能激光除草机器人。 （华工科技供图）

湖北日报全媒记者 魏萌叶 通讯员 游茁瑞

“苗间除草是国产智能农机亟待突破的关键技术。”4月16日，华工科技市场部负责人朱伟道破研发“全天候智能激光除草机器人”的重要意义。

除草，是农业种植中的关键一环。农药除草隐患多，人工除草又成本高，激光除草应运而生。激光除草的原理是在杂草幼苗期，通过激光照射叶片分瓣处，使草叶表面水分迅速蒸发并瞬间气化，从而破坏杂草内部叶绿素，抑制杂草生长。这种除草方式不耗费人力，几乎零污染，颠覆了传统除草作业方式。

早在2018年，华工科技总经理董义一行在美国参加行业交流大会，发现美国一家农业科技公司正在着手研发激光智能除草机器人。

3年后，这家美国公司正式推出了一款自动激光除草器，准确率达亚毫米级别。

“我们不能再等了。”董义告诉湖北日报全媒记者，2022年他们找到哈尔滨工业大学机器人技术与系统全国重点实验室，开始合作研发国产激光除草机器人。

为了加快进度，该项目采取“双轨”模式，即哈工大和华工科技各自成立研发团队，采用不同的算法路径开展研发，并在实验进展中交流互鉴，以节约时间成本。

2024年6月，我国第一台国产激光除草机器人落地黑河市爱辉区。该激光除草机器人搭载的探照灯亮度，是地表太阳光的强度的三倍，工作时能够确保影像的清晰度，可实现24小时全天候作业。

第二期智能激光除草机器人。 （华工科技供图）

如何让机器人在大田中，看得清杂草、打得准幼芽且行走得稳当，才是应用中的难点。董义解释，激光除草主要在杂草幼苗期进行。许多植物在幼苗期形态十分相似，加上天气、光线、田块高低情况不同，“很可能机器人碾到一个石块，搭载的激光设备一抖就会导致打偏。”

董义说，此前国内无人踏足过这片领域，手中掌握的田间杂草影像数据极少。经过第一期在黑河的实验反馈，调试后第二期机器人已经在云南下地。

“从云南烟叶地的实验来看，一次除草率已经达到90%。”华工科技副总工王亮刚从云南试验田返回武汉，他表示，目前他们研发的第二期激光除草智能机器人体积比第一期更小，准确率也比第一期更高。

王亮告诉记者，目前华工科技的技术水平已经达到了有效激光除草，现在他们的研发重点是如何将一次除草率提升至95%。预计在2026年，华工科技和哈工大合作研发的国产“全天候智能激光除草机器人”可以实现量产。

02橘园采摘 手到果落

机器人轻松采摘柑橘。（湖北日报全媒记者 汪彤 摄）

湖北日报全媒记者 汪彤

4月16日，武汉气温直逼30℃。走进华中农业大学数字化果园试验基地，正是晚熟柑橘成熟季，该校工学院副教授鲍秀兰和学生们把一筐刚采收的新鲜柑橘运出基地。“今天摘柑橘有点热，还好我们有帮手。”鲍秀兰笑着说。

在她的指引下，湖北日报全媒记者进入果园深处，只见一人多高的机械臂正匀速挥向挂满柑橘的枝头，用最前端的“爪子”抓住果实，紧接着咔嚓一声，果实就从枝头剪下，放入果筐内。

鲍秀兰介绍，这是团队正在研发的第二代柑橘采摘机器人样机，目前进入定型试验阶段，平均7.2秒摘一颗果，成功识别率超96%，有望解决果园采摘工难请问题。

采摘是果园最繁琐的生产环节之一。近些年，苹果采摘机器人、猕猴桃采摘机器人相继问世，柑橘采摘机器人研发仍是业界难点。鲍秀兰解释，相比其他果树，柑橘采摘环境更为复杂，果实容易被枝叶覆盖，机器人如何快速识别与定位是研发难点。

记者看到，机器人身体中间有个黑色的激光雷达，“爪子”上方有个黑色的深度相机。它们相当于机器人的“眼睛”和“大脑”，不仅能通过颜色和点位，迅速获取柑橘位置信息，而且能对果树进行数字化建模，通过三维避障算法，自主规划采摘路径。

机器人轻松采摘柑橘。（湖北日报全媒记者 汪彤 摄）

机器人的“爪子”采取的是剪切夹持一体化装置，先抓后剪，分两步完成采摘过程。科研人员通过反复力学试验，找到最佳握力值，让机器人的采摘力度刚刚好，不伤果。它的动力装置用的是新能源电池，充一次电能够工作6小时。

机器人采得快不快、准不准，关键就在于算法控制。2022年，第一代采摘机器人样机试验时，它只能识别单个柑橘，面对一簇柑橘时，便无从下手。自主规划路径时，它也总是简单粗暴地选择直线距离最短的路，经常与树枝发生碰撞，导致果实受损。

科研人员便守在柑橘产区，让有经验的果农带上可记录手势动作的传感器，采集不同采摘环境下人体运动数据。利用数据库，通过机器深度学习，不断生成、改进，逐渐形成一套动作捕捉系统，机器人变得“聪明”起来，采摘时间从最初的几十秒缩短至10秒内，采摘轨迹也越来越平滑。

鲍秀兰介绍，目前他们还在研发一种更接近人手的关节式末端执行器，进一步提高采摘效率。针对不同果园作业需求，在机器人的底座开展单臂和多臂装置试验。同时，与柑橘种植专家合作，通过农机与农艺结合，加强果树的修剪管理，减少果树树枝数量，使得果树只有少量主要枝干，果实主要分布在果树外围表面，减少过密成簇的果实出现，进一步提高柑橘采摘机器人的采摘准确性和稳定性。

“虽然它目前的工作效率还比不过一个熟练的采摘工，但是通过持续数据采集、提高算力，超越指日可待。”鲍秀兰很有信心。

03猪舍遛弯 可测体温

专家在实验室开展巡检机器人作业试验。 （湖北日报全媒记者 汪彤 摄）

湖北日报全媒记者 汪彤

在武汉市江夏区红之星农牧机械有限公司养殖基地，有一栋特殊的猪舍——天花板上铺满轨道，养殖人员一般不进去，想知道猪的数量、体温，通过电脑遥控一只蓝色的方匣子沿着轨道走一圈即可。

这只神奇的方匣子是该公司与湖北工业大学联合研发的猪舍巡检机器人样机，通过轨道自动巡查，可实现生猪盘点、生猪测温等功能，为规模化养殖场精细养殖提供技术支持。

4月24日上午，湖北日报全媒记者在湖北工业大学工程机械实验室，近距离观察猪舍巡检机器人工作场景。

在生猪养殖过程中，猪群健康状况管控、养殖管理状况监管，每天需要饲养员、养殖技术人员现场巡查栏舍发现并及时地治理。但依靠人工现场巡查，防疫风险高、工作效率低、存在监管漏洞。2023年，我省启动农机装备补短板核心技术研发项目，将智能化生猪养殖关键技术与装备研发及推广应用纳入其中，猪舍巡检机器人等新装备研发正式启动。

巡检机器人360度全景监控现场。（湖北日报全媒记者 汪彤 摄）

“养殖人员坐在电脑前，通过智慧养殖机器人管理系统，就能操控机器工作。”湖北工业大学副教授刘明勇介绍，巡检机器人身上配备了可见光摄像头，能实时将周边360度全景画面传输至智慧管理系统，盘点猪群。

原来，科研人员通过向智能管理系统输入几千张形态各异的生猪照片，广泛采集生猪形态信息，让机器深度学习，形成数据模型，让它不但能识别出生猪，还能数得清生猪数量。未来，通过数据库进一步丰富，还可实现生猪估重功能。

巡检机器人身上另一“神器”是红外测温仪。刘明勇说，它可提供体温监测功能，早期发现猪的潜在健康问题。

机器人不但能及时发现问题，还能自动生成“值班总结”。记者看到，打开智能管理系统，盘点监控、温度监控、数据分析等模块内容一应俱全，为养殖人员提供决策参考。

刘明勇介绍，目前巡检机器人的试验轨道距离15米、作业范围约50平方米，即7个栏位、30头猪。他们将持续跟踪试验结果，根据企业反馈，不断优化设计，扩大试验规模，尽快在规模猪场开展试验。

04“坦克”喷药 灵活自如

喷药机器人在大棚内高效率地喷药。 （湖北日报全媒记者 汪彤 摄）

湖北日报全媒记者 汪彤

“滴滴滴……”4月20日下午2点半，南漳县田家营镇，金美科林农业开发有限公司大棚内，一辆白色的微型“坦克”行驶田间，到处弥漫着水雾。

“厉害吧！这是自动喷药机器人，一小时能喷20亩地，效率是人工的20倍。”操控机器的基地负责人敖涛说。

金美科林是一家设施农业企业。过去，打药是最令敖涛头疼的事。“大棚里比户外热，工人背着四五十斤重的药桶，在里面不停走。”他说，基地请人打药，得120元一天。人工打药效果也打折扣，稍一疏忽，有的地方打多了，有的地方打漏了。

“金美科林的苦恼也是当前我国农业生产的痛点之一。”湖北文理学院创新创业教育学院副院长秦涛介绍，随着植保无人机推广使用，大田作物植保机械化率逐步提升，可设施农业受大棚空间限制，依然依靠人工施药作业。

两年前，校企双方一拍即合，决定联合开发自动喷药机器人。“原理并不难，关键要能适应大棚作业条件。”秦涛团队一头扎进大棚，开展机具设计。

大棚内空间狭窄。他们将机器设计为履带式，机身大小刚好通过棚内通道，方便行进。作物种植模式各异，有的生长在地上，有的悬挂在空中。起初，机器仅左右两侧设置八个喷头，后来顶部又安装了一根最高至3米、最长至1.3米的可调节伸缩臂，用来连接喷药杆，扩大喷洒范围。

喷药机器人在农田高效率地喷药。 （湖北日报全媒记者 汪彤 摄）

秦涛团队还在机器身上搭载了传感器、北斗导航系统和高清摄像头，通过遥控器控制，使机器人一开机就能按照预设路线均匀喷洒，并适时避障。

去年9月，自动喷药机器人在基地大棚正式上岗。敖涛算了一笔账，相比传统喷雾器打药方式，机器人每亩可节省农药、人工1100余元，一年下来可降本6万元左右。

当前，秦涛团队正在为机器人设计配套智能控制软件，收集当地辣椒、西红柿常见害虫种类图像数据。未来，机器人在行进过程中，可实时采集农作物虫害照片传入软件，通过图像识别技术，帮助种植户不下田也能准确判断虫害种类，实现对症下药、精准施药。

详见4月25日湖北日报八版>>

湖北日报客户端，关注湖北及天下大事，不仅为用户推送权威的政策解读、新鲜的热点资讯、实用的便民信息，还推出了掌上读报、报料、学习、在线互动等系列特色功能。