本刊記者|柴帆

從歷史上看，世界各國(guó)推進(jìn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的道路大有不同，但唯一的共同點(diǎn)就是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)必然高度依靠科學(xué)技術(shù)。未來，機(jī)器人的大面積出現(xiàn)將會(huì)逐漸取代傳統(tǒng)勞動(dòng)力，成為農(nóng)業(yè)發(fā)展的得力助手。

在位于山東省萊西市店埠鎮(zhèn)的青島有田農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司生產(chǎn)車間里,一臺(tái)機(jī)器人正在對(duì)生產(chǎn)線上的胡蘿卜進(jìn)行360°鏡面掃描。機(jī)器可以用10毫秒的時(shí)間掃描處理完胡蘿卜圖像,實(shí)現(xiàn)分揀精準(zhǔn)快速,一秒鐘可以處理100張圖像,分揀6根胡蘿卜。

店埠與它的胡蘿卜

萊西, 名源“萊陽(yáng)之西”,這座在夏、商就已存在的城市，不僅具有悠悠歷史和宜人氣候，更具有充滿現(xiàn)代氣息的創(chuàng)新和探索精神。

萊西的四季變化和季風(fēng)進(jìn)退明顯，空氣濕潤(rùn)，氣候溫和，四季分明，由于位于大沽河畔，水資源豐富是其得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)，且當(dāng)?shù)赝寥朗呛陴ね?，土壤肥沃，非常適合種植胡蘿卜，萊西店埠鎮(zhèn)有“中國(guó)胡蘿卜之鄉(xiāng)”的美譽(yù)。

店埠胡蘿卜以紅皮、紅肉、紅芯的“三紅”聞名，具有色澤好、光滑度高、甜度高等優(yōu)點(diǎn)，深受市場(chǎng)歡迎。每年到了收獲季節(jié)，來自上海、浙江等全國(guó)各地的客戶紛沓而來。店埠蘿卜是“山東省省級(jí)特色農(nóng)產(chǎn)品”，店埠胡蘿卜已于2010年獲得國(guó)家地理標(biāo)志認(rèn)證。2013年起連續(xù)三屆獲評(píng)“全國(guó)名特優(yōu)新農(nóng)產(chǎn)品”。

店埠胡蘿卜享譽(yù)海內(nèi)外，據(jù)統(tǒng)計(jì)，店埠鎮(zhèn)年出口胡蘿卜10多萬(wàn)噸，主要發(fā)往東南亞、韓國(guó)、日本、中東等地，出口量占山東地區(qū)的九成以上。

店埠種植胡蘿卜的歷史可以追溯到1995年。當(dāng)時(shí)，只有幾戶村民種植胡蘿卜，收獲后會(huì)將胡蘿卜拿到附近的農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)出售。一名外地客商嘗了嘗，發(fā)現(xiàn)味道非常好，當(dāng)場(chǎng)全部收下這些胡蘿卜，并表示有多少要多少。這名客商將這幾戶農(nóng)戶家的胡蘿卜全部收購(gòu)后，轉(zhuǎn)銷外地，大受歡迎。隨后，這名客商在當(dāng)?shù)匕乱黄恋?，雇傭?dāng)?shù)卮迕穹N植胡蘿卜。隨后有不少客商慕名來收購(gòu)，種植胡蘿卜的農(nóng)戶也越來越多，逐漸成了規(guī)模。如今，該村家家戶戶種植胡蘿卜，少的有三四畝地，多則高達(dá)三四十畝地。

據(jù)了解，店埠鎮(zhèn)有30多個(gè)村莊種植胡蘿卜，種植農(nóng)戶達(dá)到7000多戶，種植面積達(dá)5萬(wàn)畝。收獲期間，每天500萬(wàn)斤的胡蘿卜銷往全國(guó)各地，胡蘿卜產(chǎn)業(yè)的年產(chǎn)值在5億元以上。店埠胡蘿卜享譽(yù)海內(nèi)外，據(jù)統(tǒng)計(jì)，店埠鎮(zhèn)年出口胡蘿卜10多萬(wàn)噸，主要發(fā)往東南亞、韓國(guó)、日本、中東等地，出口量占山東地區(qū)的九成以上。

智能機(jī)器人分揀胡蘿卜

時(shí)年28歲的耿琪超便出生在這里，在這個(gè)土生土長(zhǎng)的萊西小伙身上，齊魯大地人特有的氣質(zhì)被體現(xiàn)的淋漓盡致，純樸中含有睿智，大度中透出豪邁，說他們粗獷豪放，卻也至誠(chéng)耐勞。

在美國(guó)明尼蘇達(dá)大學(xué)讀經(jīng)濟(jì)學(xué)期間，耿琪超和同學(xué)得到美國(guó)田間實(shí)習(xí)，第一次接觸到國(guó)外先進(jìn)的農(nóng)業(yè)技術(shù)和較高的農(nóng)業(yè)機(jī)械信息化水平，切身經(jīng)歷美國(guó)農(nóng)莊從播種到收獲的自動(dòng)化與機(jī)械化之后，他的心情非常沉重。

“在萊西，兩口之家每年最多能種十幾畝地，而在美國(guó)，一個(gè)人運(yùn)用現(xiàn)代機(jī)械化，輕輕松松就可以管理萬(wàn)畝良田?！?/p>

耿琪超夢(mèng)想著把家鄉(xiāng)的父老鄉(xiāng)親從土地上解放出來。留學(xué)期間，他利用課余時(shí)間接觸先進(jìn)的農(nóng)業(yè)技術(shù)和機(jī)械化作業(yè)，立志將機(jī)械化農(nóng)業(yè)作業(yè)帶回養(yǎng)育自己的家鄉(xiāng)。

2013年，耿琪超回國(guó)創(chuàng)業(yè)，任青島有田農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司（以下簡(jiǎn)稱“有田農(nóng)業(yè)”）總經(jīng)理，從事起了胡蘿卜的種植、加工和出口生意。有田農(nóng)業(yè)是一家主要從事農(nóng)產(chǎn)品加工出口貿(mào)易的企業(yè)，在充分了解到農(nóng)產(chǎn)品初加工領(lǐng)域的現(xiàn)狀和不足后，2013年起，有田農(nóng)業(yè)開始在智能農(nóng)業(yè)設(shè)備領(lǐng)域進(jìn)行研發(fā)。

耿琪超發(fā)現(xiàn)，想要實(shí)現(xiàn)自己的愿望并不簡(jiǎn)單。西方的大農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，農(nóng)業(yè)集中化非常成熟，機(jī)械操作也隨之變得簡(jiǎn)單。但在中國(guó)這片人口眾多的土地上，這似乎成了不可能的事情。雖然大家也已經(jīng)在尋找讓農(nóng)業(yè)變得輕松的方式，但真正實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)全自動(dòng)化還是任重而道遠(yuǎn)。

“我發(fā)現(xiàn)鄉(xiāng)親們?cè)诤}卜的種植和管理上問題不大，但是在分選胡蘿卜時(shí)，人工分揀效率低、標(biāo)準(zhǔn)無法統(tǒng)一、質(zhì)量難以保障，不能滿足外貿(mào)行業(yè)對(duì)胡蘿卜的分選要求，且很多工人在一個(gè)車間里集中作業(yè)有安全風(fēng)險(xiǎn)，加之市場(chǎng)上又沒有相應(yīng)的產(chǎn)品，我就琢磨著發(fā)明個(gè)機(jī)器，解決胡蘿卜的分選難題”。

胡蘿卜智能分揀機(jī)器人主要應(yīng)用機(jī)器視覺和模式識(shí)別，通過高精準(zhǔn)的氣動(dòng)裝置和柔性機(jī)械設(shè)計(jì)，對(duì)胡蘿卜實(shí)現(xiàn)分級(jí)分揀。

針對(duì)人工分選胡蘿卜效率低、質(zhì)量差，無法滿足外貿(mào)行業(yè)對(duì)胡蘿卜的分選要求等問題，耿琪超與青島農(nóng)業(yè)大學(xué)進(jìn)行產(chǎn)學(xué)研合作，聯(lián)合在智能農(nóng)機(jī)裝備和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域進(jìn)行開發(fā)研究。

2013年，有田農(nóng)業(yè)成功申請(qǐng)為青島市農(nóng)業(yè)智能軟件專家工作站，吸引了數(shù)位教授與博士入駐進(jìn)行科研攻關(guān)。該項(xiàng)目緊跟國(guó)際計(jì)算機(jī)視覺檢測(cè)農(nóng)產(chǎn)品的發(fā)展趨勢(shì)，借鑒了發(fā)達(dá)國(guó)家產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)，根據(jù)胡蘿卜的外觀特征，開發(fā)了一套集計(jì)算機(jī)、人工智能、模式識(shí)別、微電子技術(shù)等高新技術(shù)為一體的胡蘿卜品質(zhì)檢測(cè)系統(tǒng)及設(shè)備。

談起研發(fā)過程中的艱苦，耿琪超說：“僅僅研究精準(zhǔn)控制胡蘿卜運(yùn)動(dòng)軌跡這一項(xiàng)技術(shù)，我們就實(shí)驗(yàn)了十幾種方法，整個(gè)分揀機(jī)的研發(fā)過程可以說失敗了成百上千次?！?/p>

研究胡蘿卜分揀機(jī)是一個(gè)從無到有的過程，耿琪超帶領(lǐng)著團(tuán)隊(duì)度過了艱難的創(chuàng)業(yè)期。

“當(dāng)時(shí)為了攻克精準(zhǔn)打果而且不傷果的問題，研發(fā)團(tuán)隊(duì)在車間一呆就是幾個(gè)月，進(jìn)行了大量試驗(yàn)，為了精確把握打果位置，我們用墨水來標(biāo)記，一天下來，大家都被噴成了墨人?！?/p>

三年間，耿琪超共帶領(lǐng)著他的團(tuán)隊(duì)先后主持國(guó)家中小企業(yè)創(chuàng)新基金1項(xiàng)，青島市、萊西市各類科技發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目10余項(xiàng)，申請(qǐng)專利15項(xiàng)，授權(quán)軟件著作權(quán)12項(xiàng)，2項(xiàng)科研成果達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平，1項(xiàng)科研成果達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。

耿琪超認(rèn)為，這些產(chǎn)品技術(shù)的應(yīng)用，每年不僅可以給公司節(jié)省上百萬(wàn)人工成本，胡蘿卜年出口量也將提高30%，給農(nóng)民帶來更大收益，并為數(shù)十名大學(xué)畢業(yè)生提供了一線研發(fā)實(shí)踐崗位，帶動(dòng)周邊農(nóng)民，大學(xué)生及失業(yè)者就業(yè)。

小技術(shù)促進(jìn)果蔬分揀大發(fā)展

隨著人民生活水平的不斷提高，外貿(mào)與加工業(yè)的發(fā)展，胡蘿卜作為健康蔬菜，在我國(guó)栽培面積逐年擴(kuò)大。農(nóng)業(yè)部近年統(tǒng)計(jì)資料表明，我國(guó)胡蘿卜栽培面積已近26萬(wàn)hm2， 主要分布在華北、華中、西南、西北與東北的部分省份，其中河北、山東、遼寧、江蘇、四川、河南、安徽等省的播種面積都在0.6萬(wàn)hm2以上。

在大面積種植胡蘿卜的今天，智能胡蘿卜分揀機(jī)器人的出現(xiàn)，無疑為廣大種植戶提供了有利工具。目前，耿琪超已經(jīng)收到多家農(nóng)產(chǎn)品加工廠，農(nóng)產(chǎn)品出口企業(yè)關(guān)于胡蘿卜智能分揀機(jī)器人的訂單。

胡蘿卜智能分揀機(jī)器人主要應(yīng)用機(jī)器視覺和模式識(shí)別，通過高精準(zhǔn)的氣動(dòng)裝置和柔性機(jī)械設(shè)計(jì)，對(duì)胡蘿卜實(shí)現(xiàn)分級(jí)分揀，并且自動(dòng)按照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)對(duì)果蔬的大小、果形、顏色、缺陷進(jìn)行品質(zhì)分級(jí)，顏值高的進(jìn)行裝箱出口銷售，顏值低的進(jìn)行再加工。此外，胡蘿卜智能分揀機(jī)器人節(jié)約了大量的勞動(dòng)力和勞動(dòng)成本。耿琪超表示：“勞動(dòng)力一天一人能揀2噸左右，機(jī)器一小時(shí)理論上可以達(dá)到3-6噸，并且可以連續(xù)作業(yè)不會(huì)疲勞，大概能取代20-30人工作。”

果蔬是我國(guó)繼糧食產(chǎn)業(yè)之后的第二大農(nóng)業(yè)支柱性產(chǎn)業(yè)，其中，果蔬分選與篩揀是食品加工中的必要環(huán)節(jié)。耿琪超認(rèn)為：“我國(guó)果蔬分選領(lǐng)域起步太晚，也沒有成規(guī)模，相應(yīng)的機(jī)器學(xué)習(xí)，精準(zhǔn)控制技術(shù)和國(guó)外都有差別?！?/p>

傳統(tǒng)分揀主要依靠人工，但人工分揀主要依靠從業(yè)經(jīng)驗(yàn)，效率低且質(zhì)量沒法保證。隨著中國(guó)人口結(jié)構(gòu)的變化，人口紅利逐漸消失，上游食品和農(nóng)產(chǎn)品加工行業(yè)普遍面臨招工困難的窘境，分揀果蔬是一種簡(jiǎn)單且繁瑣的工作，越來越多的年輕人，都不愿意從事這項(xiàng)有苦又累的工作。盡管市面上已經(jīng)出現(xiàn)了各種各樣的果蔬采摘分選機(jī)，但分選指標(biāo)仍然停留在大小、重量等粗略特征，且分選精度、功能集成度普遍較低。在分揀領(lǐng)域，工業(yè)機(jī)器人只能完成固定模式物體的抓取，對(duì)于混雜物體的識(shí)別和分揀，依然有90%以上通過人工方式完成，極大地限制了工業(yè)生產(chǎn)的效率。

耿琪超認(rèn)為，這項(xiàng)研究成果不但可推廣應(yīng)用在胡蘿卜的深加工分級(jí)中，還可以推廣到蘆筍、蓮藕、黃瓜等果蔬的加工分級(jí)包裝中，不但有利于提高農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化程度及其在外貿(mào)出口中的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力，而且有利于提高特色品牌產(chǎn)品的知名度。對(duì)于果蔬分選的發(fā)展來說，胡蘿卜智能分揀機(jī)器人的出現(xiàn)中不是舉足輕重，卻也功薄蟬翼。

“下一步，我們的主要計(jì)劃是完成產(chǎn)品閉環(huán)，實(shí)現(xiàn)無人化裝箱、包裝，大力發(fā)展高效現(xiàn)代農(nóng)業(yè)和農(nóng)業(yè)機(jī)器人?！惫㈢鞒f。

我國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)超級(jí)大國(guó)，自古以來，農(nóng)業(yè)就是我們的支柱產(chǎn)業(yè)。隨著科技的進(jìn)步，我國(guó)大部分農(nóng)業(yè)生產(chǎn)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了半自動(dòng)化。農(nóng)業(yè)的未來在于智能化，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機(jī)器換人大勢(shì)所趨，也符合鄉(xiāng)村振興和新舊動(dòng)能轉(zhuǎn)化。大力實(shí)施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略，必須把著力點(diǎn)放在農(nóng)業(yè)農(nóng)村的現(xiàn)代化上，而發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、建設(shè)現(xiàn)代農(nóng)村的根本出路在科技。