浙江大學(xué)機(jī)械系特聘教授張晟：機(jī)械替代人工采摘仍需時(shí)間

用機(jī)器采摘替代人工采摘，高光譜技術(shù)無(wú)損檢測(cè)農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)……高科技正為農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展帶來(lái)更多可能性。

近日，南方財(cái)經(jīng)全媒體集團(tuán)舉辦了以“科技賦能鄉(xiāng)村振興——農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈如何重塑?”為主題的在線研討會(huì)。研討會(huì)邀請(qǐng)了多位行業(yè)專家共同探討暢通農(nóng)產(chǎn)品上行通道，促進(jìn)農(nóng)民增收的新思路。

浙江大學(xué)機(jī)械系特聘教授、博士生導(dǎo)師張晟，在研討會(huì)上分享了農(nóng)業(yè)機(jī)械化和科技化、高光譜技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械領(lǐng)域的應(yīng)用情況、農(nóng)業(yè)智能化當(dāng)前面臨的問題等。

機(jī)械化采摘緩解用工荒

“現(xiàn)在有一些水果的采摘設(shè)備，大大提高了采摘效率。但是像一些特殊的水果，像草莓、藍(lán)莓，還是需要人工采摘。”張晟說，我們希望借用高科技，比如智能機(jī)器視覺，達(dá)到對(duì)特殊水果、茶葉的高效率高質(zhì)量精準(zhǔn)采摘。

全國(guó)“采茶工荒”成普遍現(xiàn)象。茶葉的采集比較特殊，因?yàn)椴枞~等級(jí)分很多種，比如單芽和多芽，單芽屬于一芽一葉，比較難采摘。如果是多葉，通過機(jī)器采摘雖然可以增加效率，但是會(huì)對(duì)茶葉造成一定破壞。張晟表示，“中國(guó)市場(chǎng)上的名優(yōu)茶，一般都是一芽一葉，甚至單芽，這時(shí)候就需要用到精確的一個(gè)機(jī)械的精準(zhǔn)、快速采摘?！?/span>

傳統(tǒng)的采摘方法一般是人工采摘，并且還需要做等級(jí)的辨別核查，成本很高。再加上采摘量大，采摘?jiǎng)趧?dòng)力缺失，就造成用工荒。

可以用一些新的方法。張晟說，“我們可以用智能機(jī)器視覺模擬人的視覺，通過辨別芽葉上的幾何形狀，像三維成像的接觸式和非接觸式的測(cè)量，探測(cè)芽葉品質(zhì)?！痹诟吖庾V技術(shù)方面，用一種更綠色、快速、高效的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，來(lái)達(dá)到光譜掃描，從中知道它的有效成分，多酚類的植物堿、氨基酸等特征信息，就能知道怎樣去采摘它。

未來(lái)將會(huì)實(shí)現(xiàn)模擬人手采摘?！叭斯げ烧獣r(shí)，會(huì)用指尖、拇指和中指做一個(gè)上提的動(dòng)作來(lái)摘茶，我們可以做到這樣的效果。把它微量化、微型化，做成柔性采摘后，就不會(huì)對(duì)芽產(chǎn)生損壞，實(shí)現(xiàn)針對(duì)性精確采摘，大大提高采摘率?！?/span>

此外，高光譜技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械中也實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模應(yīng)用。采摘時(shí)，水果的質(zhì)量檢測(cè)費(fèi)時(shí)費(fèi)力，高光譜技術(shù)可以反映水果內(nèi)部的有效成分和特征信息，實(shí)現(xiàn)在圖像信息上分辨，水果是否有局部腐爛、蟲害。高光譜技術(shù)是一個(gè)快速、高效、使用面積大的技術(shù)，能夠有效提供農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)監(jiān)控。

人工替代仍需時(shí)間

談到產(chǎn)品保鮮問題時(shí)，張晟分享了荷蘭的家庭農(nóng)場(chǎng)模式。荷蘭是世界第二大農(nóng)業(yè)出口國(guó)，也是以家族為產(chǎn)業(yè)做農(nóng)業(yè)，他們非常依賴高新技術(shù)和科技，無(wú)論從收購(gòu)，分解，銷售，服務(wù)，種苗種植等，都是使用一些高科技技術(shù)。“我覺得這種模式，中國(guó)的農(nóng)村農(nóng)業(yè)也是可行的，因?yàn)楸旧憩F(xiàn)在的電商商家、農(nóng)業(yè)商家，也是以家庭形式為主，所以我覺得這是一個(gè)非?？尚械姆椒ā！?/span>

不過，對(duì)于家庭農(nóng)場(chǎng)加高科技組合的落地困難問題，張晟認(rèn)為，困難就是技術(shù)方面，采摘方面的技術(shù)在國(guó)內(nèi)相對(duì)還是比較欠缺。個(gè)人認(rèn)為在技術(shù)方面成熟度達(dá)到后，就可以替代人工。但這也還需要一個(gè)過程，不是一下子就能夠達(dá)到。

除采摘之外，在保鮮方面，智能化技術(shù)也有應(yīng)用?！拔覀兏称坊W(xué)院也有合作，我們可以在水果表面涂納米膜，這種納米膜非常容易清洗，還可以阻止氧化，使它在運(yùn)輸當(dāng)中不會(huì)腐爛。”

農(nóng)業(yè)智能化面臨最大的問題，是把一些相對(duì)成熟的技術(shù)真正用到一起。在實(shí)驗(yàn)室為了科研可以不計(jì)成本，但是真正要到市場(chǎng)讓農(nóng)民接受，特別是家庭為單位的農(nóng)民，性價(jià)比要高，不然他們可能不會(huì)去買，所以說要農(nóng)民他們本身的意識(shí)，是不是認(rèn)為買了之后，真的對(duì)他們經(jīng)濟(jì)上有幫助，這也是科研還沒有做到真正運(yùn)用到與產(chǎn)業(yè)結(jié)合。

談及未來(lái)互聯(lián)網(wǎng)數(shù)字化是否有機(jī)會(huì)和實(shí)體農(nóng)業(yè)的應(yīng)用相結(jié)合，張晟認(rèn)為是可以的，“現(xiàn)在有一個(gè)非常有意思的概念，叫元宇宙，這實(shí)際上就有點(diǎn)像數(shù)字化，未來(lái)我們可以把它結(jié)合在一起，比如說用VR技術(shù)，參觀果農(nóng)果園，觀看采摘等等。未來(lái)的數(shù)字化可以做得更好，我還是非常期待這個(gè)未來(lái)。”

據(jù)了解，張晟教授的主要研究領(lǐng)域?yàn)橹饕獜氖卵芯款I(lǐng)域?yàn)殡娮悠つw，觸覺傳感，仿生抓手，生物傳感技術(shù)，醫(yī)學(xué)工程結(jié)合等交叉學(xué)科。此前，他在國(guó)際期刊上公開發(fā)表論文50余篇，獲得多項(xiàng)專利，其中包括一項(xiàng)國(guó)際專利。該項(xiàng)發(fā)明是基于光纖的人造柔性觸覺皮膚，其振動(dòng)感知系統(tǒng)可模仿人體皮膚的觸覺。這種傳感器是一種新型、高靈敏度、高可靠性的觸覺感知傳感器，成本低廉且能對(duì)抗磁干擾，可用于檢測(cè)敲擊、輕觸、扭動(dòng)和滑動(dòng)等動(dòng)作。同時(shí)也致力于研發(fā)仿人體皮膚的觸覺傳感器，通過模擬皮膚的紋理和敏感性，設(shè)計(jì)出擁有感知能力的電子皮膚。

在他看來(lái)，農(nóng)業(yè)科技、人工智能等科學(xué)技術(shù)，未來(lái)會(huì)持續(xù)推進(jìn)農(nóng)村的數(shù)字化發(fā)展，農(nóng)業(yè)機(jī)械化最明顯的特點(diǎn)，就是大大提高了農(nóng)產(chǎn)品采摘效率。未來(lái)，農(nóng)村電商大大發(fā)展以后，將成為數(shù)字經(jīng)濟(jì)的重要組成部分，為鄉(xiāng)村振興提供新動(dòng)能、新載體。