杨雪 杨鸿博 何苗 康毅夫 范大年

一直以来，人们总是认为果蔬嫁接全凭人工作业。而今，中国农业大学工学院的科研团队已经可以使果蔬嫁接这一精细而复杂的工作利用嫁接机器人来完成。在日前举办的“2010信息化与现代农业博览会”上，中国农业大学工学院张铁中教授研发的蔬菜嫁接机器人与一拖、福田雷沃和黄瓜采摘机器人一起代表农业机械化展区，展示了我国现代农业机械装备发展的大好前景。

张铁中教授一直致力于研究嫁接技术及装备，率先在我国进行了蔬菜嫁接机器人技术研究，曾主持国家863计划项目解决了蔬菜幼苗的柔嫩性、易损性和生长的不一致性等难题，研制成功多种类型的具有自主知识产权的蔬菜嫁接机器人。在嫁接机器人的苗叶光电检测、计算机图像识别，自动接合等关键技术领域取得多项创新性研究成果。目前，张铁中教授利用机器视觉、机电一体化技术开展水果蔬菜采摘机器人研究，在果实分辨、定位、采摘方面取得多项研究成果，开展生物化学操作相关的精确、高效、省力的机器人技术研究。在嫁接机器人的研究过程中发表相关研究论文40余篇，获得5项发明专利授权。在博览会展出的蔬菜嫁接机器人，2004年获得教育部提名国家发明二等奖。张铁中教授说：“蔬菜瓜果的幼苗通过嫁接可抗病、增产，同时可减少农药的施用量，是绿色的环保种植栽培技术。”

据张铁中教授介绍，嫁接机器人技术是集机械、自动控制与设施园艺技术于一体的高新技术，它可在极短时间内，将茎秆直径仅为几毫米的砧木、穗木两者的切口快速、准确地结合到一起，使嫁接速度大幅度提高。同时，避免了切口长时间氧化和苗内液体的流失，从而又可大大提高幼苗嫁接成活率，因此，被称为嫁接育苗的革命性技术。“机器人完成幼苗的自动化嫁接，需要解决以下三个问题，”张铁中教授说，“首先必须克服蔬菜苗生长的柔嫩性和生长尺寸的不一致性，做到准确无误地嫁接。工业机器人可易如反掌地完成机械或电子零部件的加工装配，因为，部件都具有相同的形状和尺寸。但植物生长却大不相同，即使具有大致相似的外部形状，其粗细、大小、高矮、直曲程度是不同的。这给机器人的作业带来很大困难。因此，嫁接机器人要能适应各种幼苗的外形特征，做到准确嫁接、不伤苗。二是机器嫁接速度要快，因为蔬菜苗嫁接期很短，嫁接量又很大，必须在准确无误的情况下具有很高的嫁接速度，这样，自动嫁接在生产上才有实用价值。三是机器成本要适当，因为机器的作业领域是农业，使用对象是农民。过高的机器成本和价格将会导致使用者将无力使用。上述三点需要综合考虑，不可偏颇。例如；机器做得好，切口结合很准，但速度慢，不行；嫁接速度很快，但变形大，嫁接不准，也不行。”

据悉，中国农业大学最先在我国开展了嫁接机器人研究，并最早获得了国家“863”计划自动化领域和国家自然科学基金的资助。先后研制开发了全自动营养钵苗嫁接、通用型钵苗嫁接、双向高速嫁接、瓜茄通用等具有我国自主知识产权的嫁接机器人，获得发明专利授权14项，使我国在嫁接机器人领域跨入国际先进行列。中国农业大学研制嫁接机器人获得教育部提名国家发明二等奖、多次参加国内各项展出，并在意大利蔬菜水果国际博会展出，自动嫁接机以新颖的结构，简捷的操作引起与会国内外观众的极大兴趣，目前已用于嫁接育苗生产。

在研究蔬菜嫁接机器人的同时，张铁中教授的另外几项科研成果，营养钵苗嫁接机器人、双向高速嫁接机器人、瓜茄通用型嫁接机器人、树苗嫁接机器人、采摘收获机器人也取得很大的成绩。张铁中教授最后说：“农业机器人技术历经30年的发展，当今已在育苗嫁接、采摘收获、喷施植保、分选加工等方面日益显现出卓越的作用，成为当今农业现代化不可或缺的有力手段。在我国研究农业机器人技术，不能只当摆设，而是研发能够真正能发挥作用，即在农业生产能用、好用、耐用和用得起的自动化的机器。因此，研究适合国情、满足生产要求、具有自主知识产权的农业机器人，对于减轻劳动强度、提高生产效率、使农民获得更多的经济效益、增强我国新型农业装备国际竞争力都具十分重要的意义。”

 

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