重庆成功研发智能“叶菜工厂” 从播种、育苗到收割全程由机器人来做

2020年08月03日 07:22  来源:重庆日报

重庆日报全媒体消息,一粒小种子长成一棵绿叶菜,从生产到收割全由机器来做,这样的“叶菜工厂”你见过吗?

7月底,重庆市农科院下属企业重庆凯锐农业发展有限责任公司传出好消息:一个育苗、移栽、运输、栽培、采收等生产全程无人化作业,完美结合工艺与农艺增加单产量、减少劳动力、实现智能化管控的“神器“——“叶菜工厂智能装备”终于研发成功!

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▲“叶菜工厂”采用定植盘高精度高密度育苗。重庆市农业科学院供图 

这样一个高大上的“叶菜工厂”究竟长啥样?如何高效实现“机器换人”?7月30日,重庆日报记者采访了重庆市农科院相关科研专家,为您揭开这一“叶菜工厂”的神秘面纱。

种在哪——

一粒种子变成一棵菜,生长都在一个钵体杯子里

位于重庆市农科院的重庆现代农业高科技园区的“叶菜工厂”由三部分组成,一个4000平方米的玻璃温室,一个300平方米的水肥间,以及1200平方米的生产辅助用房。

作为“叶菜工厂”核心部分的玻璃温室屋脊高10米、长84米、宽48米,里面并排矗立着22排共计107台立体栽培设备。每一台像高楼似的立体栽培设备上,都挂着15层—18层不等的栽培槽。

“在这样一个玻璃温室内,从种下一颗种子到收割一颗叶菜,所有劳动及管理全部由这些极具智能化的机器设备来完成。” 重庆市农业科学院农业工程研究所所长、重庆凯锐农业发展有限责任公司董事长高立洪告诉记者。

在这个没有泥土的玻璃温室里,叶菜究竟种在哪里?

原来,“叶菜工厂”采用定植盘高精度高密度育苗,由机器人将种子播撒到装有育秧基质的钵体状定植杯里,种子在这里经过10天左右的育苗期后,再由机器人将定植杯一个个抓取起来,移栽到15层的立体栽培设备种植槽上。

“这里的机器人移栽蔬菜苗,能在不伤害菜苗的前提下,将其稳稳当当地栽到专用设备上。”高立洪说,“它能像人的手一样轻柔工作,整个过程活脱脱一个幼儿园老师,温柔地安排学生分组、排队、站位。”

高立洪介绍,为了更好地解放劳动力,他们还研发了定植盘解跺机、钵体苗移栽定植机、育苗盘清洗风干机、育苗盘码垛机等专用机械。基于这些设备,机器人能把用过的定植盘洗干净、吹干燥、码整齐,每小时可精准移栽1600多颗菜苗,提高移栽环节工作效率60%以上,节省劳动力投入80%以上。

怎么种——

叶菜住在15层楼房里,在水力驱动下旋转着晒太阳

小小的菜苗被移栽到立体栽培设备后,就像住进了高8米的15层房子内。在这里,一排排叶菜整齐排列、上下错落,它们的住房被装扮成一栋绿色的高楼。

“大家可别小看这小小的栽培槽,它能稳稳托起81棵叶菜。”高立洪介绍,负责生长叶菜的栽培槽内,只需少量的营养基质,就可将叶菜养大。叶菜在这里经过30天左右的生长期,就能长大成菜。

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▲“叶菜工厂”的玻璃温室。重庆市农业科学院供图 

而叶菜生长最需要的阳光,就连住在楼下的叶菜也不缺乏。原来,立体栽培设备里设置了一个水力驱动系统,能驱动栽培槽旋转起来,让每一颗叶菜在空中舞动,多角度地享用“阳光美食”。与传统的电力驱动系统相比,这个水力驱动系统单位面积日耗电量0.08kw·h/m2,相比可节约7瓦电。

“这是我们发明的钵体蔬菜高密度无土栽培们方法,能大大提高温室空间利用率,实现了叶菜的高密度生产。”高立洪介绍,目前,科研人员已突破了栽培槽智能追光提升输送、上下循环运动无级调速、身份精准识别、原点自动定位及低耗驱动与精准灌溉等技术,实现了蔬菜立体栽培设备低能耗智能追光循环运动和栽培槽身份识别与精准灌溉的功能。

他介绍,这样一台低能耗水力驱动蔬菜立体栽培设备,一次可以栽种1200多棵叶菜,可提升5倍多的温室空间利用率。而在一年时间里,这个设备可以种10季叶菜,产量达1500公斤。按整个2000平方米的栽培区算,单位面积产量80kg/㎡·年以上。

值得一提的是,这种温室里应用的叶菜立体栽培工厂化技术,避免了自然气候对蔬菜安全生产的影响,还采用了生物防治技术,从而能生产出的叶菜更高产、更健康、更安全。

怎么收?

研发三种智能“搬运工”

以往,国内外研发的智能化蔬菜生产设备中,仍普遍采用人工切根、取菜的收割作业,因此存在效率低、劳动强度大、人工成本高等问题。那么,“重庆造”的“叶菜工厂”的究竟是如何实现“机器换人”的呢?

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▲“叶菜工厂”内的移动物流车。重庆市农业科学院供图 

原来,“叶菜工厂”配备了三种不同的“搬运工”,负责完成叶菜生产中的搬运和收割工作:一种是固定机器人,主要负责栽培盘从移栽定植设备到物流运输车的取放和物流运输车到时能收割设备的取放;一种是可灵活移动的机器人及移动物流车,负责完成多工位之间的穿梭运输,实现了栽培盘物流运输的无人化操作和智能化管控;一种是叶菜智能收割设备,将菜苗从物流运输车到立体栽培设备的取放工作,和将成熟了的叶菜从立体栽培设备到物流运输车的取放工作。

“其中,可移动的“搬运工”还特别吃苦耐劳,一个小时可以行走3.6公里,充一次电可连续工作8个小时。”高立洪说:“有了这些搬运工,叶菜生产提高工作效率70%以上,节省劳动力投入85%以上。”

而叶菜智能收割设备的成功研发,还填补了国内外叶菜收割全自动化流水线的空白。“我们的叶菜的收割不再是靠人工一棵棵地剪切,而是用智能收割系统的流水线,成熟叶菜一盘接着一盘,连续喂入、切割、分拣,全程实现智能化控制。” 高立洪说,一个小时内,移动机器人可以完成2300多棵菜的处理量,作业能力430kg/h,作业成功率100%。

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▲“叶菜工厂”内可移动机器人正在收割叶菜。重庆市农业科学院供图 

“我们研发的移栽定植、智能物流、立体栽培、成菜收获4套智能作业系统,让叶菜生产全程环节彻底实现了无人化作业和智能化管控。”高立洪说,同传统蔬菜生产模式相比,单位面积产量80kg/㎡·年以上,每亩减少劳动力投入70%以上。

截止目前, “叶菜工厂”智能装备目前已获国家专利授权9项,不仅实现了高效利用温室空间和“机器换人”,还节约了用种量、用肥量、用药量等,促进发展绿色生态循环农业,生态效益显著。

重庆日报全媒体记者 汤艳娟

原标题:重庆市农科院“智能叶菜工厂”实现“重庆造”!

( 编辑: 陈卓 )

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