草莓采摘机器人长出了一双像人一样灵巧的手。现在农业缺人,草莓产业因此犯愁,这种娇气的水果太依赖人来摘,很难搞规模化和标准化。不过这个瓶颈这次可能要被打破了。南京农业大学工学院的汪小旵教授带着团队,跳出了以前老套的设计路子,搞了个包络仿生式的气动软夹爪,还设计了像人一样“拖拽-旋转”的动作,硬是给机器人装上了一双“仿生巧手”,既干净又温柔。 以前的机器人大多是夹剪一体或者气吸式末端执行器,摘完容易留下果梗,这些“小尾巴”在运输的时候老划伤别的果子,造成“自相残杀”。为了根治这个毛病,汪小旵团队从海葵吃东西的姿势里找灵感,设计了一个软夹爪。这个夹爪是用柔性硅胶做的,由四层错位的触手组成,能像捧珍宝一样把草莓包起来,保证抓稳又轻柔。它底下有个气动腔,通过调气压让触手收放自如:抽真空的时候触手往里合着抓果子,打气的时候就松开。 为了去茎采摘,研究团队还给机器人编了一套“拖拽-旋转”的动作。等软夹爪把草莓抱稳后,机械臂就按程序拖着草莓转一圈,让花梗和花萼自然断下来,彻底解决了留梗的问题。这招动作跟人摘草莓的逻辑一模一样,既保护了果子不碎,又不会弄坏梗子。 草莓种得太密容易挡着机器的眼儿,团队就用YOLOv12深度学习模型来对付这个难题。他们给一簇草莓打分,选遮挡最少的那棵来摘;还要靠RGB-D视觉反馈随时调整抓手的姿势;每次摘完再更新候选目标和分数表。这样就在复杂环境下也能稳稳当当地干活。 为了验证这俩东西行不行,大家做了很多试验。结果显示系统抓到果子的成功率有84%,平均一趟活儿只花20秒左右。跟其他软夹爪比起来,这个包络式的能让果子少受伤;那个遮挡策略也把成功率从66%提到了84%。 南京农业大学工学院这次搞出来的方案给高架草莓去茎采收开了个好头;它那种多管齐下的办法也能给番茄、樱桃这些软果蔬的自动化采摘指路。不过现在这套技术还不是完美的,极端复杂的遮挡情况或者垄作场景暂时还不太行。未来大家还得接着改改这些方案,让它变成实实在在的产品,给中国设施农业的发展加把劲。(光明网记者宋雅娟)