基于AI果園模塊化作業(yè)機(jī)器人的可行性研究

馬智明 郭秀娟 王平

【摘要】隨著土地改革的逐步推進(jìn)和目前人工智能技術(shù)的趨于成熟和5G建設(shè)的進(jìn)一步加快，人工智能技術(shù)將迎來(lái)新一輪的高速發(fā)展時(shí)期。而我們的果園模塊化機(jī)器人正是以此為契機(jī)，推動(dòng)中國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展向一個(gè)更高的軌道。我們有理由相信機(jī)器人在農(nóng)田中的運(yùn)用將進(jìn)一步推動(dòng)人工智能技術(shù)，自動(dòng)化技術(shù)等其他技術(shù)在農(nóng)業(yè)上的運(yùn)用，從果園拓展到農(nóng)業(yè)的方方面面，從而實(shí)現(xiàn)我國(guó)農(nóng)業(yè)的跨越式發(fā)展。從一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)邁向一個(gè)農(nóng)業(yè)強(qiáng)國(guó)。

【關(guān)鍵詞】果園 ?智能化

一、項(xiàng)目實(shí)施的意義

（1）當(dāng)前農(nóng)用機(jī)械市場(chǎng)多是大型農(nóng)用機(jī)械，在小型模塊化，高智能，高自動(dòng)化這方面基本上還是一片空白，我們要充分考慮果園的特殊需求，在這方面多下功夫，而模塊化機(jī)器人就是解決這方面的問(wèn)題，同時(shí)也為今后相關(guān)其他的農(nóng)用小型設(shè)備的研究就是彌補(bǔ)這方面的空白。同時(shí)為今后的其他類(lèi)型的農(nóng)田的智能自動(dòng)化作業(yè)機(jī)器人的研發(fā)積累寶貴的經(jīng)驗(yàn)。將互聯(lián)網(wǎng)，人工智能，機(jī)械工程緊密結(jié)合，將農(nóng)業(yè)作業(yè)設(shè)備帶上一個(gè)新的高度。

（2）打藥模塊能夠在保護(hù)環(huán)境，節(jié)約農(nóng)藥，實(shí)現(xiàn)農(nóng)藥最高效率的運(yùn)用，進(jìn)一步解放勞動(dòng)力勞動(dòng)力，想農(nóng)民之所想，從根本上解決果園的實(shí)際性問(wèn)題。

（3）此產(chǎn)品的目標(biāo)是解決果園勞作的最后一公里，AI果園模塊化智能機(jī)器人將進(jìn)一步的降低勞動(dòng)力，增加果園產(chǎn)量，降低果園的人力成本。從而增加果農(nóng)的經(jīng)濟(jì)收入收入。

（4）機(jī)器人在農(nóng)田中的運(yùn)用將進(jìn)一步推動(dòng)人工智能技術(shù)，自動(dòng)化技術(shù)等其他技術(shù)在農(nóng)業(yè)上的運(yùn)用，從果園拓展到農(nóng)業(yè)的方方面面，從而實(shí)現(xiàn)我國(guó)農(nóng)業(yè)的跨越式發(fā)展。

（5）該項(xiàng)目可推動(dòng)新疆，云南，貴州等地的特色果產(chǎn)品的進(jìn)一步增產(chǎn)增收，該產(chǎn)品將進(jìn)一步解放農(nóng)民勞動(dòng)力，降低成本。據(jù)同時(shí)該產(chǎn)品需求廣闊，具有廣闊的銷(xiāo)售空間。屆時(shí)將進(jìn)一步推動(dòng)果園的經(jīng)濟(jì)效益，根據(jù)保守估計(jì)，該產(chǎn)品至少可產(chǎn)生數(shù)十億元的經(jīng)濟(jì)效益，多則可以產(chǎn)生數(shù)百億元的經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)在技術(shù)上產(chǎn)生的潛在價(jià)值還有很大的價(jià)值。

二、項(xiàng)目需解決的關(guān)鍵問(wèn)題

（一）拖動(dòng)模塊

拖動(dòng)模塊的自動(dòng)駕駛，障礙感應(yīng)，智能道路規(guī)劃和距離感應(yīng)裝置以及線路的智能規(guī)劃，緊急制動(dòng)裝置，以及向各個(gè)其他模塊的動(dòng)能傳送方式，傳動(dòng)柱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，要保證傳動(dòng)柱方便安裝與拆卸。

（二）除草模

除草模塊的能量傳動(dòng)裝置，自動(dòng)感應(yīng)裝置，除草部分的除草葉片設(shè)計(jì)。

（三）施肥模塊

施肥模塊的拖箱大小以及形狀的設(shè)計(jì)，肥料投放口的大小以及投放設(shè)計(jì)。

（四）智能打藥模塊

智能打藥模塊的樹(shù)形檢測(cè)，合理噴灑農(nóng)藥，三段式機(jī)械臂的構(gòu)造，能夠準(zhǔn)確的繞開(kāi)每一個(gè)樹(shù)干。藥劑噴灑程度感應(yīng)裝置，做到既不浪費(fèi)農(nóng)藥，也不會(huì)噴灑不完全。觸碰感應(yīng)，防止機(jī)械臂與果樹(shù)樹(shù)干發(fā)生碰撞，導(dǎo)致打落花朵和果實(shí)。

（五）數(shù)據(jù)庫(kù)

人工智能系統(tǒng)的圖像處理和視覺(jué)智能分析，數(shù)據(jù)庫(kù)的建立以及數(shù)據(jù)的上傳，勞作過(guò)程中果樹(shù)生長(zhǎng)情況數(shù)據(jù)的收集分類(lèi)，從而根據(jù)每一棵果樹(shù)的生長(zhǎng)情況對(duì)癥下藥，讓果樹(shù)更好的生長(zhǎng)，增加坐果率，增加果實(shí)的甜度，讓色澤更加飽滿。

（六）檢測(cè)模塊

對(duì)農(nóng)田的土壤檢測(cè)裝置以及果樹(shù)的生長(zhǎng)情況檢測(cè)裝置以及數(shù)據(jù)的整理及自動(dòng)整改，保證數(shù)據(jù)的簡(jiǎn)潔性，完整性，可視性。數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)的調(diào)用速度以及數(shù)據(jù)的處理速度。并且能夠?qū)?shù)據(jù)整理成文檔，反饋給農(nóng)戶。

（七）模塊適配

機(jī)器人各個(gè)模塊的相互配合和動(dòng)能的合理分配，要保證機(jī)器的效率，也要防止機(jī)器超負(fù)荷運(yùn)行而產(chǎn)生不可挽回的損害。每一個(gè)模塊的數(shù)據(jù)銜接和軟件的銜接，軟件防火墻的建立，防止軟件數(shù)據(jù)分析錯(cuò)誤，而造成機(jī)器人的信息錯(cuò)誤處理，而對(duì)果樹(shù)造成損傷，導(dǎo)致坐果率的下降。機(jī)器人各個(gè)模塊的相互配合和動(dòng)能的合理分配，要保證機(jī)器的效率，也要防止機(jī)器超負(fù)荷運(yùn)行而產(chǎn)生不可挽回的損害。每一個(gè)模塊的數(shù)據(jù)銜接和軟件的銜接，軟件防火墻的建立，防止軟件數(shù)據(jù)分析錯(cuò)誤，而造成機(jī)器人的信息錯(cuò)誤處理，而對(duì)果樹(shù)造成損傷，導(dǎo)致坐果率的下降。

三、結(jié)語(yǔ)

果園模塊化作業(yè)機(jī)器人是一種更加靈活地果園作業(yè)工具。有了模塊化的設(shè)計(jì)，果農(nóng)不需要再買(mǎi)很多的果園機(jī)械，因此也可以極大地解決果農(nóng)的成本問(wèn)題。此外果園模塊化機(jī)器人不僅很大程度上解放了勞動(dòng)力，還可以進(jìn)一步增產(chǎn)增收。對(duì)于農(nóng)民來(lái)說(shuō)，是一個(gè)一舉兩得的好事。

參考文獻(xiàn)：

[1]于文靜.我國(guó)將加快農(nóng)業(yè)人工智能研發(fā)應(yīng)用[J].當(dāng)代農(nóng)機(jī)，2020（02）：10.

[2]王瑜，鄭子輝.人工智能技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用方向及發(fā)展路徑[J].信息通信技術(shù)與政策，2019（06）：29-31.

[3]李峰.基于人工智能的農(nóng)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新[J].農(nóng)業(yè)網(wǎng)絡(luò)信息，2017（11）：20-22.

[4]鐘清遠(yuǎn). 人工智能的農(nóng)業(yè)新世界[N]. 電腦報(bào)，2017-07-03（007）.

基金項(xiàng)目：吉林建筑大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目，項(xiàng)目編號(hào)：201910191042。