
推动农业科技装备创新是发展农业新生产力的重要方向。目前,在我国多个主要水果产区,一场“机器人进果园”的革命正在悄然推进。
这些智能机器人真的能成为打开水果行业高效率之门的“金钥匙”吗?面对多种多样的地形、果园里来自不同地区的水果品种繁多,如何才能突破技术“水土不服”,真正落地生根呢?
秋收期间,中国苹果主产区陕西省延安市黄陵县举办一场别开生面的“人机大赛”。
经过计算,经验丰富的果农每分钟可以选择11个曼萨纳,而单个机械臂的采摘速度为6。在“单手”对决中,果农获胜。
冯青春 国家A级苹果采摘机器人负责人农业智能装备工程技术研究中心:苹果采摘机器人主要采用四组并联采摘机械臂实现高效采摘作业。
果然,配备四个机械臂的机器人通过协作迅速发展出“单手”间隙速度与体积,并在整体效率上实现了追赶。
冯青春:在标准果园模式下,采摘机器人可以达到800个水果/小时的速度,几乎相当于5个人以上的采摘效率。
据了解,这款机器人还具备在夜间不受天气或人为影响持续工作的能力,使其整体效率提高一倍。
记者在多地果园走访中发现,苹果种植是典型的劳动密集型产业,劳动力成本占苹果生产总成本的60%以上,其中套袋和采摘环节消耗了大部分劳动力成本。收获时节每年,陕西各地果园的“用工荒”十分突出。
“无能为力”的叹息,折射出中国果业面临的共同困境。陕西省延安市的苹果种植规模约为全国的九分之一,且采收窗口期也较短。从10月底到11月初的20多天时间里,必须完成集中采收、运输和储存。
冯青春:如果摘得太晚,天气变冷,苹果可能会掉到地上,造成损失。
人工成本高、劳动力高、采摘效率低,都是共同制约我国果业大发展的问题。怎么破解呢?想到这个问题,记者继续在延安果园寻找答案。
冯青春:农业的“用工难”、“用工费”问题是众所周知的,所以我们开发了采摘机器人。
眼前的巨大机器e高2.8米,重近300公斤,是冯青春所在的国家农业智能装备工程技术研究中心研发的成果。该机器人的机械臂最远可到达水果3米,实现联合作业。
记者发现,在一些国家,水果主要用来制作果酱和果汁,但中国消费者更喜欢吃新鲜水果。这也对机器人的选型提出了完全不同的技术要求。
基于这一要求,李涛团队创新性地研发了捻度选择方法,成为解决这一问题的关键。机器人的手触碰苹果后,首先会感知力道,然后利用精准的旋转动作完成采摘,减少损失。
国家农业智能装备工程技术研究中心副研究员 李涛:现在实际上抓住的概率是85%,成功的概率是90%。
看似简单的选择行为,实际上面临着复杂运行环境带来的技术挑战。树枝和树叶相互遮挡,干扰阳光。对于采摘机器人来说,准确识别、定位和挑选水果并不容易。
成功实现水果精准选育不仅需要技术成果,更需要农业技术与农艺的深度融合。专家介绍,标准化果园是推广机器人采摘的前提。行距、株距、树冠高度规划均匀的果园,可以为采摘机器人提供稳定的作业环境。
冯青春:如果不实行机械农艺管理,机器人选型的成功率可能会很低。在一些农艺加工中,机器人可以实现近80%的成功率。
然而,目前,这种现代的标准果园成本不到30%。传统果园大多是高大的树木,果实散落在枝叶之间,这在一定程度上阻碍了机器人作业的推进。
国家苹果产业体系体系定位专家王树同:标准化做不到,数字化就做不到。不实现数字化,就谈不上智能化。这些都是相互关联的关系。
随着老果园修复提上日程,新建果园也大多实现标准化。
王树桐:现在70%以上的新校区都采用我们现在的模式。我们预计未来 100% 的新园区都是机器友好型的。这是我们的目标。
标准化种植模式为苹果智能选种奠定了基础。当我们把目光从黄土高原的苹果园转向岭南地区的荔枝林时,更复杂的技术挑战正在发生。
罗熙文,院士中国工程院院士:相对来说,苹果的长势比荔枝要好。荔枝现在就在这个位置,荔枝就在这个位置。每个果实的生长部分都是不规则的。
与单果采摘苹果不同,荔枝采摘需要保持果穗完整。这对机器人的视觉识别和抓取系统提出了新的挑战。
罗熙文:如果我是一台电脑,我会选择什么?我应该砍掉这个区域并牺牲上面的树枝吗?方法是跟踪第一个平台更高,第二个手臂更长,第三个增加手臂数量,做出更多的“手”以供选择。
我国水果种类繁多,每次采收都有不同的生长特性。机器人的设计选型也需要有针对性的研究。记者调查发现,我国科学家在各类水果采摘机器人方面取得了技术进步,形成了丰富的研发成果果园机器人的发展矩阵。
新疆大学农牧机器人与装备工程中心首席科学家 邹向军:把水果的大数据放进机器人控制器里,它每次遇到水果就会识别出一种水果。就像葡萄和荔枝一样,我们可以使用同一个机器人来完成这项工作。
弗洛明在单个果园的试点项目到全国主要水果产区的技术。推动下,我国果园机器人正在走出一条满足产业需求的创新之路。虽然路还很长,但这些扎实的技术积累,为越来越多的依赖智慧的果园提供了保障。
在各类水果采摘机器人仍在努力突破技术瓶颈的同时,果园生产的另一重要环节植保已率先实现了高水平机械化。
何雄奎 农业无人机系统研究院院长中国农业大学学报:植保机械化程度应在70%至80%之间,北京已达到90%。
罗希文:随着水果生产的全程机械化,植保、喷药做得更好了。
在北京平谷区的一个标准桃园里,配备多光谱相机的机器人植保机自主运行,人药分离确保高效安全。
华南农业大学工程学院院长 李军:如果无人机不是很普及的话,植保也会需要人工,全年可能需要喷洒15到20次。
在北京昌平区的一个苹果园,植保机器人根据果树冠层的大小自动调节农药的施用量,大大节省了农药的使用量。
吴建伟 国家农业智能装备工程研究院副院长宁宁科技研究中心:喷雾器非常智能。只要它一动,就会出现数据,并且会喷药。通过图像识别,直接进入跟踪系统。
为了方便机器人操作,许多地区的果园都进行了改造以适应机械化。山坡地被改造成梯田,过密的果树被稀疏,为机器人进入花园扫清障碍。
李军:通过改变地形,我们要保证机器能够进入园区进行作业。在此基础上我们再说一下有没有什么有用的农业机械。
通过完善农业数字化基础设施,一支分工明确的果园机器人“大军”正在逐步形成:果园深处,配备深度视觉传感器的机器狗检查果树的生长情况;采摘现场,轨道上无人监管的水果运输机器人;在分选中心,分选机器人实现含糖量的精准分级和颜色通过光谱监测。
李军:空中遥感无人机用于监测整个园区的生长情况。检查机器人通过机械狗进行检查,并配备多光谱和激光雷达装置。他们还从地面进行相关监控,搭建监控网络,看到整个公园。
未来,各司其职的智能设备都将在“智能大脑”的统一指挥下协同工作。这样的“智慧大脑”已被国家农业智能装备工程技术研究中心应用于8个智慧果园。指挥中心大屏上,机器人的运行状态、工作进度、田间传感器数据实时更新,实现了从种植到销售的全链条数字化管理。
吴建伟:每棵果树的所有数据都是准确的。种什么树、种多少树,一目了然。你可以打开手机打分,撒肥机如何操作,喷雾机如何操作。点击后,设备开始移动,数据返回此图。
近年来,以农业机器人为代表的农业数字智能化快速发展,离不开政策的支持。 2025年8月发布的《国务院关于深化实施“人工智能+行动”的意见》提出,加快农业数字化转型升级。大力发展智能农机、农用无人机、农业机器人等智能设备。
2025年11月,农业农村部发布《智慧农业标准体系建设指南》,提出到2030年,普遍建立适应智慧农业发展需要、先进适用、开放集成的智慧农业标准体系。脸红了。为智慧果园建设提供了全国统一的操作手册,标志着我国智慧农业发展进入了新阶段。
罗熙文:现在正在计划中。农业农村部、科技部联手。其中最重要的方向之一是智能机械和农业装备。他们结合国内发展趋势和国外发展情况,提出了一些发展方向。我想再过十年,我预计会有很多这样的机器。
在此次调查中,记者发现,中国果园正在发生深刻的变化:从格斗机器人到植保机器人的快速普及;从单独工作到系统协作。尽管标准化改造尚需时日,但科技的力量为传统农业注入了新的活力,为中国果园描绘了更加智慧的未来。
来自传统从肩上进行的传统农业到舞动机械臂的智能果园,生产的深刻变革正在田间发生。中国果业正在通过自主创新探索新的发展道路,推动劳动力转化为勤奋技术和高效协作,以新生产力突破产业瓶颈,实现质量和效率的飞跃。