红花采摘机器人！农大师生研发！

新疆农业大学

近日，新疆农业大学《智能自走式红花采摘机器人》作品在第十八届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛终审决赛上，荣获国家级二等奖，自治区级一等奖，该项目还在第九届中国国际“互联网+”大学生创新创业大赛中获自治区铜奖！

将红色希望传递给花农

你见过红花吗？摘过红花吗？新疆是红花的重要生产地区，种植红花历史悠久。但是红花的高效采收问题一直是红花产业发展的制约瓶颈。

传统农业靠天吃饭。红花合适的采花期很短，只有15天左右，且伴有天气因素的影响，造成采摘不及时而衰败，降低了药用价值。再者，红花分多批次开花，花冠高矮不一，传统的农业机械化设备根本无法满足红花的采摘需求。

2018年，由机电工程学院郭辉副教授带领的新疆农业大学智能农业装备研发创新团队针对红花生产特点，研发出了一款专业的红花采摘机器人。历时5年之久，迭代了3代样机，最终战胜了实现红花机械化生产的“最后一公里”，推动花农收益的最大化。

研发路漫漫，携手共克难

我国在采摘机器人领域研究较晚，仍处于理论研究阶段。在红花自动化采摘领域，近年来取得了大量研究成果，但大多为半自动化机械，需要人工参与。“田间自主导航路径信息获取困难、红花花冠识别定位精度低、采摘机械臂以及末端采摘头设计复杂、田间不平整地面对采摘效果产生较大影响......”面对一系列难题，这个团队没有丝毫退缩。“有问题就有前进的方向，遇到一个问题解决一个问题，走着走着总可以解决的。”团队成员、机电工程学院2021级硕士研究生邱兆鑫说道。

红花采摘工作正值暑假，在炎炎夏日里，大家只好在日出之前到达试验地并在日落之后才返回住所。当中午的酷热侵袭时，大家只能躲在帐篷里，一边避暑一边思考解决方案。“效率再高一点就好了，加油弄，弄出来了，我们这些种红花的收获的时候就不用那么累了，就可以多种些红花了。”当地花农鼓励着这几个年轻人。

为了验证整机的采摘性能，该团队在红花种植区域内随机选取1500朵红花花冠进行采摘试验。试验结果表明，在1500朵红花花冠中成功采摘1353朵，采摘成功率达90.2％。与现有技术相比，这款红花采摘器采用高度集成的组合导航系统、先进的视觉系统和自主调平系统相结合，能够在复杂地形和环境条件下顺利完成采摘任务，在保证采摘精度的同时，大幅度降低了对红花的破损率。并能实现24小时不间断作业，全程无需人工参与，可远程监控机器人运行状态。

此外，红花采摘机器人的设计和生产过程中充分考虑了环保因素，采用高效低能耗的驱动系统和环保材料制造。机器人在作业过程中的能耗较低，减少了对环境的影响。

一点一点排查，一个一个调试。经过数年攻关试验，结合现代机器人技术和计算机视觉技术，终于研制出智能自走式红花采摘机器人。“由于我们领域研究的方向基本上都是交叉学科，除了工学知识还涉及到计算机与农学农艺上的专业知识，大家缺乏基础，最有效的解决方法就是自学。”项目申报人、机电工程学院2021级硕士研究生陈海洋回忆了那段艰辛但极具成就感的时光。

小小红花“钱”程似锦

根据该团队2022年7月在新疆吉木萨尔县红旗农场实地调研结果显示，当地每亩红花产量为60到80公斤左右。而人工采摘红花的费用为每公斤鲜红花15元左右，每亩地的人工采摘费用为1200元左右。另外，每亩地的投入成本（包括种子、水肥以及滴灌等费用）大约为几十元至100元不等。人工采摘成本占据了所有成本的90%左右。

将理论知识与实际情况相结合，把研究成果转化为农民幸福感的经济收入。郭辉表示，无人采摘机器人是最新的技术和发展趋势，它能够缩短作业时间，有效解决劳动力不足等问题，相比传统机械方式能节省50%的工时，提高2至3倍的效率。

将论文书写在祖国大地上，让科研论文在土地里开花结果。由于该采摘机器人适用性及兼容性较高，后期同样适用于新疆特色经济作物——食用玫瑰的采摘，进一步扩大应用领域与市场前景，增加农民经济收入，推动农业现代化和智能化的发展。邱兆鑫说：“能增加花农的收入，减轻花农的负担，就觉得我们的努力是值得的，有意义的。”