為應對日益嚴峻的農(nóng)業(yè)從業(yè)人員減少和高齡化問題，2019年9月19日，日本露天蔬菜生產(chǎn)自動化協(xié)會在北海道河東郡鹿追鎮(zhèn)利用人工智能（AI）技術和衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）進行了包菜、洋蔥等露地蔬菜自動化收獲和搬運作業(yè)的試驗演示，同場演示還包括叉車自動裝貨、無人機自動施藥等作業(yè)。本次演示來源于“人工智能未來農(nóng)業(yè)創(chuàng)造項目”，項目組除立命館大學、北海道農(nóng)研所和鹿追鎮(zhèn)農(nóng)協(xié)等科研單位以外，還包括洋馬農(nóng)機、OSADA農(nóng)機、訓子府機械工業(yè)、Enroute農(nóng)機、豐田自動織機、長田電機、衛(wèi)星網(wǎng)絡等企業(yè)，其中，立命館大學負責AI技術開發(fā)，洋馬公司負責研究拖拉機自動并行基盤技術，OSADA公司負責研發(fā)包菜收獲機，訓子府機械工業(yè)負責研發(fā)洋蔥收獲機，Enroute公司負責研發(fā)無人植保機和攝影無人機。
包菜收獲機由立命館大學和北海道富良野市的OSADA農(nóng)機公司合作開發(fā)。由于普通乘坐式收獲機對割臺的位置調(diào)節(jié)要求較高，本項目研發(fā)的自動收獲機配備了人工智能（AI）技術，割臺上方的攝像頭能夠識別并檢測出包菜位置，反饋給機器進行割臺位置的調(diào)節(jié)。收獲作業(yè)時，自動收獲機通過多個攝像頭感應到包菜根部位置、田壟位置、地面高度等，AI自動對這些數(shù)據(jù)進行分析，自動調(diào)整割臺位置，包菜被運送到機器上方，作業(yè)人員除去外葉后轉入貨箱中（自動除外葉技術也在進行研究中）。貨箱裝滿后，自動搬運臺車靠近與收獲機對接，裝載貨箱，裝滿貨箱的臺車會自動移動到農(nóng)場外的要求位置，然后交接給自動叉車，自動叉車裝到貨車，搬運到集中出貨場所。
自動叉車由立命館大學和豐田自動織機公司合作開發(fā)。其根據(jù)在農(nóng)場周邊進行裝貨作業(yè)與集中出貨場所的不同，配備了CNSS和感應器，應用自動駕駛技術，通過大量的激光傳感器避開障礙物。在演示中，叉車靠近裝有包菜的貨箱時，通過識別張貼在貨箱上的圖像標識，鏟入叉子抬起貨箱后將其裝入卡車。
洋蔥收獲機及拖拉機自動伴走裝載系統(tǒng)由立命館大學和北海道訓子府機械工業(yè)公司合作開發(fā)，該機器以攝像機捕捉到的畫面為基礎，通過AI技術探測洋蔥位置，收起后運送到收獲機上部，由作業(yè)人員手動去除土塊、石子后通過皮帶被運送至與收獲機并行的拖拉機牽引貨箱內(nèi)。自動伴走的拖拉機通過GPS和基站獲取正確位置，實現(xiàn)與收獲機并行伴走。未來洋蔥收獲機還會增加自動清除土塊、石子、雜草等功能，真正實現(xiàn)無人化作業(yè)。
此外，制造并銷售農(nóng)用植保無人機的Enroute公司還具體演示了機體傾斜噴霧噴嘴扔朝下的無人機開發(fā)情況。
上述包菜自動收獲、洋蔥自動收獲和自動伴走、自動搬運、自動叉車和農(nóng)用植保無人機等技術目標是2023年實現(xiàn)實用化。屆時，包菜收獲速度達到0.2m/s，切斷性能超越人工，導入成本約為1900萬日元，維持管理成本約為10~30萬日元/年；洋蔥收獲機性能與包菜收獲機一致，導入成本約為900萬日元，維持理成本約為5~20萬日元/年；植保無人機可實現(xiàn)精密噴灑，裝在10kg藥劑在風速5m/s以內(nèi)，達到噴灑偏差±187.5px的精度等等。
當前，我國蔬菜供求基本平衡，但是在剛性需求不斷增長、城郊基地陸續(xù)減少、高素質(zhì)勞動力逐漸流失的三重壓力之下，保障蔬菜生產(chǎn)產(chǎn)量增加、質(zhì)量安全、價格穩(wěn)定的難度越來越大，用工貴、用工難的問題在蔬菜生產(chǎn)中也更加突顯。日本在自然條件、地形與土地分布、農(nóng)業(yè)發(fā)展環(huán)境等方面都與中國極為相似。自20世紀50年代起，日本政府采取了一系列措施，促進了蔬菜生產(chǎn)機械化的快速發(fā)展，同時起到了降低成本、提高生產(chǎn)效率、減少對人工的依賴等作用，成效顯著。因此，剖析日本蔬菜生產(chǎn)機械化的發(fā)展模式，汲取其成功經(jīng)驗，對中國蔬菜生產(chǎn)機械化事業(yè)的發(fā)展起到很好的促進作用。
來源：中國蔬菜協(xié)會機械化分會
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