日本地處東亞，在農(nóng)作物栽培方面與中國(guó)有眾多共同之處，既有北海道地區(qū)的大田農(nóng)業(yè)，也有精細(xì)化稻田、設(shè)施農(nóng)業(yè)，甚至熱帶農(nóng)業(yè)。設(shè)施農(nóng)業(yè)裝備可以分為種苗前處理裝備、播種裝備、嫁接裝備、移栽裝備、設(shè)施環(huán)境控制裝備、作物調(diào)整和授粉裝備、植物保護(hù)裝備、作物采收裝備等。設(shè)施農(nóng)業(yè)智能采收裝備是指在設(shè)施農(nóng)業(yè)環(huán)境條件下進(jìn)行采摘收獲的自動(dòng)化、智能化農(nóng)業(yè)裝備，可以保證設(shè)施農(nóng)業(yè)環(huán)境下的穩(wěn)定高品質(zhì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)作業(yè)。

日本松下公司開(kāi)發(fā)出一款番茄采摘機(jī)器人，搭載其自產(chǎn)的圖像傳感器，能夠?qū)崿F(xiàn)番茄的無(wú)人采摘。現(xiàn)已在日本農(nóng)戶(hù)進(jìn)行試用，松下希望進(jìn)一步提高傳感器性能，最終實(shí)現(xiàn)商品化，并計(jì)劃在本公司的植物工廠內(nèi)使用這款采摘機(jī)器人。

據(jù)報(bào)道，該番茄采摘機(jī)器人使用的小型鏡頭能夠拍攝7萬(wàn)像素以上的彩色圖像。首先通過(guò)圖像傳感器檢測(cè)出紅色的成熟番茄，之后對(duì)形狀和位置進(jìn)行精準(zhǔn)定位。機(jī)器人只會(huì)拉拽菜蒂部分，而不會(huì)損傷果實(shí)。在夜間等無(wú)人的時(shí)間也可進(jìn)行作業(yè)。視覺(jué)系統(tǒng)還可以根據(jù)番茄顏色判斷成熟度等外表品質(zhì)信息。單個(gè)溫室內(nèi)每年總工作時(shí)間約為160,000 h，其中35,000~60,000 h用于采摘。該機(jī)器人的引入，一年可以減少約20%的番茄種植溫室人工作業(yè)時(shí)間，目前已成功在多個(gè)溫室作業(yè)。

采摘籃裝滿(mǎn)后，通過(guò)無(wú)線通信技術(shù)通知機(jī)器人自動(dòng)更換空籃子。番茄的收獲和質(zhì)量可以通過(guò)數(shù)據(jù)管理，更容易制定采摘計(jì)劃。在開(kāi)發(fā)中采摘一個(gè)番茄大約需要20秒，松下未來(lái)將進(jìn)一步提高傳感器性能，采摘速度預(yù)計(jì)將提高到6秒。

因此松下設(shè)計(jì)的番茄采摘機(jī)器人，強(qiáng)調(diào)用2臺(tái)相機(jī)分別進(jìn)行影像識(shí)別，從遠(yuǎn)距離確定有沒(méi)有果實(shí)，以及從近距離確定果實(shí)是否已成熟到可采摘的水平，然后才將機(jī)械手臂伸到可采摘果實(shí)附近，不用刀具把果實(shí)扯下后，讓西紅柿掉到底下準(zhǔn)備好的籃子中。

技術(shù)說(shuō)起來(lái)雖然簡(jiǎn)單，但實(shí)際上枝葉遮蔽西紅柿，讓攝影機(jī)沒(méi)看到，或是看到西紅柿后摘下的卻是擋路的樹(shù)枝樹(shù)葉等問(wèn)題，發(fā)生次數(shù)并不少，這些都需要在應(yīng)用AI學(xué)習(xí)的同時(shí)，進(jìn)行軟件以及硬件的改進(jìn)。

在改進(jìn)成果方面，據(jù)悉，已經(jīng)做到平均15秒完成識(shí)別與采收操作的水平，而采摘成功率也已有50~60%，其中采到未成熟果實(shí)的狀況已減少，而且這臺(tái)采摘機(jī)器人的電力與系統(tǒng)穩(wěn)定度，能持續(xù)工作5個(gè)小時(shí)。

番茄由于其種植面積大，采收時(shí)間長(zhǎng)，吸引了眾多研究機(jī)構(gòu)參與研發(fā)，并由企業(yè)推出了商業(yè)化產(chǎn)品。高校針對(duì)科學(xué)問(wèn)題的研究主要集中于使用新型消費(fèi)級(jí)深度相機(jī)，如Intel Realsense系列相機(jī)，通過(guò)建立空間模型識(shí)別番茄簇的采收點(diǎn)位。此外，企業(yè)側(cè)重于在保持現(xiàn)有工作效率的基礎(chǔ)上，通過(guò)優(yōu)化采收機(jī)器人的五大模塊降低單臺(tái)采收機(jī)器人的成本，讓更多農(nóng)民可以接收采收機(jī)器人的價(jià)格成本。