基于AI果园模块化作业机器人的可行性研究

马智明 郭秀娟 王平

【摘要】随着土地改革的逐步推进和目前人工智能技术的趋于成熟和5G建设的进一步加快，人工智能技术将迎来新一轮的高速发展时期。而我们的果园模块化机器人正是以此为契机，推动中国农业发展向一个更高的轨道。我们有理由相信机器人在农田中的运用将进一步推动人工智能技术，自动化技术等其他技术在农业上的运用，从果园拓展到农业的方方面面，从而实现我国农业的跨越式发展。从一个农业大国迈向一个农业强国。

【关键词】果园  智能化

一、项目实施的意义

（1）当前农用机械市场多是大型农用机械，在小型模块化，高智能，高自动化这方面基本上还是一片空白，我们要充分考虑果园的特殊需求，在这方面多下功夫，而模块化机器人就是解决这方面的问题，同时也为今后相关其他的农用小型设备的研究就是弥补这方面的空白。同时为今后的其他类型的农田的智能自动化作业机器人的研发积累宝贵的经验。将互联网，人工智能，机械工程紧密结合，将农业作业设备带上一个新的高度。

（2）打药模块能够在保护环境，节约农药，实现农药最高效率的运用，进一步解放劳动力劳动力，想农民之所想，从根本上解决果园的实际性问题。

（3）此产品的目标是解决果园劳作的最后一公里，AI果园模块化智能机器人将进一步的降低劳动力，增加果园产量，降低果园的人力成本。从而增加果农的经济收入收入。

（4）机器人在农田中的运用将进一步推动人工智能技术，自动化技术等其他技术在农业上的运用，从果园拓展到农业的方方面面，从而实现我国农业的跨越式发展。

（5）该项目可推动新疆，云南，贵州等地的特色果产品的进一步增产增收，该产品将进一步解放农民劳动力，降低成本。据同时该产品需求广阔，具有广阔的销售空间。届时将进一步推动果园的经济效益，根据保守估计，该产品至少可产生数十亿元的经济效益，多则可以产生数百亿元的经济效益。同时在技术上产生的潜在价值还有很大的价值。

二、项目需解决的关键问题

（一）拖动模块

拖动模块的自动驾驶，障碍感应，智能道路规划和距离感应装置以及线路的智能规划，紧急制动装置，以及向各个其他模块的动能传送方式，传动柱的结构设计，要保证传动柱方便安装与拆卸。

（二）除草模

除草模块的能量传动装置，自动感应装置，除草部分的除草叶片设计。

（三）施肥模块

施肥模块的拖箱大小以及形状的设计，肥料投放口的大小以及投放设计。

（四）智能打药模块

智能打药模块的树形检测，合理喷洒农药，三段式机械臂的构造，能够准确的绕开每一个树干。药剂喷洒程度感应装置，做到既不浪费农药，也不会喷洒不完全。触碰感应，防止机械臂与果树树干发生碰撞，导致打落花朵和果实。

（五）数据库

人工智能系统的图像处理和视觉智能分析，数据库的建立以及数据的上传，劳作过程中果树生长情况数据的收集分类，从而根据每一棵果树的生长情况对症下药，让果树更好的生长，增加坐果率，增加果实的甜度，让色泽更加饱满。

（六）检测模块

对农田的土壤检测装置以及果树的生长情况检测装置以及数据的整理及自动整改，保证数据的简洁性，完整性，可视性。数据传输过程中对数据库的数据的调用速度以及数据的处理速度。并且能夠将数据整理成文档，反馈给农户。

（七）模块适配

机器人各个模块的相互配合和动能的合理分配，要保证机器的效率，也要防止机器超负荷运行而产生不可挽回的损害。每一个模块的数据衔接和软件的衔接，软件防火墙的建立，防止软件数据分析错误，而造成机器人的信息错误处理，而对果树造成损伤，导致坐果率的下降。机器人各个模块的相互配合和动能的合理分配，要保证机器的效率，也要防止机器超负荷运行而产生不可挽回的损害。每一个模块的数据衔接和软件的衔接，软件防火墙的建立，防止软件数据分析错误，而造成机器人的信息错误处理，而对果树造成损伤，导致坐果率的下降。

三、结语

果园模块化作业机器人是一种更加灵活地果园作业工具。有了模块化的设计，果农不需要再买很多的果园机械，因此也可以极大地解决果农的成本问题。此外果园模块化机器人不仅很大程度上解放了劳动力，还可以进一步增产增收。对于农民来说，是一个一举两得的好事。

参考文献：

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[4]钟清远. 人工智能的农业新世界[N]. 电脑报，2017-07-03（007）.

基金项目：吉林建筑大学大学生创新创业训练计划项目，项目编号：201910191042。