从树上摘下一个苹果，需要几步？

近日，西北农林科技大学杨福增团队研发的苹果双臂采摘机器人完成了果园实地试验。对这款机器人而言，它要先花0.015秒，用“眼睛”精准识别，再把“眼睛”看到的信息智能化处理后，传导给采摘手，最后“手脚”协调抓取苹果。

从一纸蓝图到实物样机下地工作，这款机器人是如何炼成的？12月2日，天目新闻记者跟西北农林科技大学机械与电子工程学院教授杨福增聊了聊。

杨福增教授（左二）和团队成员在探讨机器人手臂抓取苹果的技巧 图源：受访者

苹果产业是陕西的特色产业。目前，陕西是中国最大的苹果主产区，世界上每7个苹果、全国每4个苹果中就有一个来自陕西。

杨福增介绍，在苹果产业链中，苹果采摘作业约占整个生产过程作业量的35%左右、占总生产成本的40%左右。如若能将果园采摘从“梯子+篮子”的传统模式转为机器人自主协同，无疑意义重大。

不过，苹果采摘机器人研究涉及机械、电子、控制、人工智能等多个学科，技术门槛高、研发难度大，自主研制一台苹果采摘机器人并非易事。

“最难的部分还是如何让机器人精准识别苹果。如果机器人无法学会准确判断苹果，盲目采摘，要么把苹果碰坏了，要么把自己的手臂碰坏了。”杨福增说。

2018年，在有关部门的支持下，杨福增从丘陵山地农机研究团队中分出一个课题组，并吸纳了多学科专业的年轻人，正式开始研究苹果采摘机器人。

有赖于此前苹果施肥机、打药机的研发经验。2021年3月，杨福增带领团队研发出第一台单臂苹果采摘机器人。这台机器人主要由底盘、处理器、控制器、深度相机和采摘手臂等组成，并与前后两台装载运输机器人一起，组成一个苹果采摘转运多机器人系统。同年9月，这台机器人首次走进白水苹果试验示范站，进行实地试验。

杨福增教授团队成员们调试苹果双臂采摘机器人系统 图源：受访者

为了进一步提升机器人采摘苹果的效率，杨福增团队决定在原有的基础上改进，给机器人新增一支采摘手臂，即双臂苹果采摘机器人。

“虽然只新增了一条机械臂，但是想要避免两条手臂相互干扰，让机器人在作业时保持动态稳定性，不要摔倒，都需要更加聪明的算法模型支持。”杨福增说。

历经一年多的技术攻关，杨福增团队先后解决了实时识别苹果算法，苹果采摘机器人三指抓握姿态下，抓得稳、采得下等问题，并产出多篇高水平论文。

目前，这款双臂苹果采摘机器人在多个方面实现了迭代升级：一是识别红苹果时间快，仅需0.015秒；二是采摘方式灵巧，区别于传统的拉拽分离，这款机器人采用仿生旋转拉拽的采摘方式，对苹果损伤小且能耗小；三是机器人两臂协同，大大提高了整机的采摘效率。

“明年我们计划搞出四臂机器人。”杨福增表示，团队今后将围绕机器人采摘的“快速、无损”持续攻关，并增加夜间采摘试验，同时打算以关键技术、算法等科技优势与相关企业进行产学研用一体化合作，尽快让这款采摘转运多机器人系统投身于苹果产业高效发展。