近日,华盛顿州立大学团队研发的草莓采摘机器人结合AI视觉系统与软硅胶抓手,通过风扇吹开叶片精准采摘隐藏果实。实验室与田间测试表明,该机器人草莓识别准确率达80%,遮挡判断准确率高达93%。这一突破为露天农场 robotic harvesting 的商业化应用迈出关键一步。

草莓质地柔软且易被叶片遮挡,采摘过程中易受损,这为机器人采摘器的设计带来巨大挑战。华盛顿州立大学领衔的团队开发出一种新型采摘机器人,其整合了人工智能视觉系统、柔性硅胶"手指"以及可吹开叶片的风扇系统,能精准定位并采摘隐藏果实。
该机器人的设计与测试成果发表于7月《Computers and Electronics in Agriculture》期刊。论文第一作者何子轩(Zixuan He)在WSU获得博士学位后,现任丹麦奥胡斯大学博士后研究员。合作作者包括前WSU农业自动化工程教授(现就职于康奈尔大学)Manoj Karkee,以及WSU精密与自动化农业中心荣誉教授Qin Zhang。
价值200亿美元的草莓市场预计未来十年每年增长6%,但劳动力短缺持续困扰产业,导致成本上升并可能限制收成。尽管高校和私营机构多年致力于研发采摘机器人,但其商业化应用仍面临瓶颈——草莓常被叶片遮挡,使机器人难以识别和采摘。
Karkee指出:"此类创新方案对提升果实可触及性和采摘效率至关重要,能显著增强采摘机器人的实际适用性。"以往研究多集中于温室种植或"高架栽培"模式(果实垂落于植株下方,遮挡较少),而WSU团队针对露天田间条件开发了更复杂的系统。
该机器人配备四轮平台,搭载AI视觉系统:通过3D相机同步捕获彩色图像与深度信息,利用机器学习模型匹配果实特征与空间数据以定位草莓。关键创新在于风扇系统——通过软抓手旁的导管吹出稳定气流,推开叶片以便抓手接近果实。实验表明,未使用风扇时采摘率为58%,启用后提升至74%。
目前系统平均采摘一颗草莓需20秒,未来需进一步提升效率与速度。何子轩表示,该风扇系统可拓展至葡萄等其他存在遮挡问题的作物采摘机器人。他认为,机器人短期内不会完全替代人力,而是作为劳动力短缺时的有效补充:"当前它虽无法完全取代人工,但在田间人力不足时将成为极具前景的辅助方案。"
更多信息:Zixuan He 等,《提高遮挡条件下的采摘效率:创新型草莓采摘机器人的设计、开发和现场评估》,《农业计算机与电子技术》
















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