推动农业科技和农机创新,是发展农业新生产力的重要方向。目前,一场“机器人进果园”革命正在中国多个水果主产区悄然发生。
这些智能机器人真的能成为水果行业打开高效大门的“金钥匙”吗?面对截然不同的地形和种类繁多的果园水果,它们如何克服技术“适应”并真正扎根?
秋收时节,中国苹果主产区陕西省延安市黄陵县正在举办一场别开生面的“人机竞赛”。
如果我们计算一下,熟练的果农每分钟可以采摘 11 个苹果,但机械臂的快速采摘能力为 6 个。在“单手”对决中,果农获胜。
国家农业智能装备研究院苹果采摘机器人负责人冯庆春先生工程技术研究中心:苹果采摘机器人主要采用四组并联采摘机械臂实现高效采摘工作。
果然,四只机械臂的机器人通过协同工作很快弥补了“一只手”在速度和体积上的差距,在整体效率上成功追赶上来。
冯青春:标准果园模式下,机器人采摘速度达到每小时800个水果。这大致相当于五个或更多人的收集效率。
该机器人还具有在夜间继续工作的能力,不受天气或人力的限制,并且被发现可以使其整体效率提高一倍。
记者走访全国果园时发现,苹果种植是典型的劳动密集型产业,劳动力成本占苹果生产成本的60%以上,而装袋和采摘环节消耗了大部分劳动力成本。每年收获季节,陕西果园都面临着劳动力明显短缺。
“无能为力”的叹息,揭示了中国果业面临的共同困境。陕西省延安市苹果种植面积约为全国的九分之一,且收获季节短。集约采收、运输、储藏应进行20天,即10月底至11月初。
冯青春:如果采收得太晚,气温下降,苹果可能会掉落在地,造成损失。
劳动力成本高、劳动强度大、采收效率低是限制我国果业规模化发展的问题。你怎么打破它?带着这个问题,记者继续在延安的果园里寻找答案。
冯青春先生:我们研发收割机器人是因为农业“作业难”、“人工成本高”等问题比较突出。
眼前的大机器,高2.8米,重磅g约300公斤,是冯青春所在的国家农业智能装备工程技术研究中心研发的成果。该机器人的机械臂可到达水果最远3米的距离,保证持续工作。
记者了解到,在一些国家,水果主要用来制作果酱和果汁,但中国消费者更喜欢吃新鲜水果。这对拣选机器人提出了完全不同的技术要求。
基于这一要求,李涛团队创新性地开发了自旋选择方法,这是解决这一问题的关键。当机器人的手接触苹果时,它首先感受到力量,然后通过精确的旋转来改变动作,完成采摘并最大限度地减少损失。
国家农业智能装备工程技术研究中心副研究员 李涛:目前捕获概率基本在85%,概率成功率是90%。
看似简单的采集操作,实际上面临着复杂的运行环境带来的技术挑战。树枝和树叶相互遮挡,干扰阳光。采收机器人要准确识别、查找、定位和采收水果并不容易。
精准水果的成功收获不仅需要技术进步,更需要农业技术与农学的彻底融合。专家表示,果园标准化是推广采摘机器人的前提。只有行距、株距、树冠高度规划一致的果园才能为采摘机器人提供稳定的作业环境。
冯青春:如果不引入机械化农场管理,机器人收割的成功率可能会很低。经过一些农艺处理,机器人的成功率可以达到 80% 左右。
然而,目前这些现代化标准果园的数量还不到30%。传统最终果园多为高大树木,果实散落在枝叶间,机器人作业推广难度较大。有一些限制。
苹果国家产业技术体系专家王树同:标准化做不到,数字化就做不到。不实现数字化,就不可能实现智能化。这些都是相互交织的关系。
随着老果园改造提上日程,新建果园大部分也已标准化。
王树同:目前70%以上的新校区采用的是目前的模式。我们希望未来新园区100%实现机器兼容。这是我们的目标。
标准化种植模式为智能苹果采摘铺平了道路。从黄土高原的苹果园到岭南地区的荔枝林,更复杂的技术挑战摆在面前。
中国工程院院士罗希文:相对而言,增长苹果的花纹比荔枝的花纹好。荔枝刚才就是这个位置,荔枝就是这个位置。每个果实的生长部分都是不规则的。
与采摘单果苹果不同,采摘荔枝需要保持果荚完整。这对机器人抓取和视觉识别系统提出了新的挑战。
罗熙文:如果你是一台电脑,你会选择什么?我应该砍掉这一边并牺牲顶部的树枝吗?方法是把第一个支架加高,第二个臂加长,第三个臂增加数量,为采摘提供更多的“手”。
我国水果品种较多,每种作物都有不同的生长特性。采摘机器人的设计也需要具体的研究。记者调查发现,我国科学家在多款水果采摘机器人上取得了技术进展,形成了丰富的果园机器人研发矩阵。
邹向军 高级研究员新疆大学农牧机器人与装备工程中心雪儿:如果我们把水果大数据输入到机器人控制器中,它每次遇到水果都会识别出水果的类型。您可以使用同一个机器人来完成这项工作,就像处理葡萄或荔枝一样。
从单个果园的试点,到全国主要水果产区的技术,我国果园机器人正在走出一条满足行业需求的创新之路。虽然还有很长的路要走,但这些扎实技术的积累,正在让越来越多的果园走向智能化的希望。
在不同类型的水果采摘机器人不断努力攻克技术障碍的同时,果园生产的另一个重要环节——植保,正在引领高度机械化之路。
何雄奎 中国农业大学农用无人机系统研究所所长城市:植保机械化水平应达到70%至80%,北京已达到90%。
罗希文:在整个水果生产机械化中,植保、熏蒸都进行得比较好。
在北京平谷区标准化桃园,配备多光谱相机的空中植保机器人自主运行,确保人药分离时的高效和安全。
华南农业大学工学院院长 李军:如果无人机没有普及的话,保护植物就需要人力,一年可能要喷药15到20次。
在北京昌平区的一个苹果园里,陆生植保机器人根据果树冠层大小自动调节农药喷洒量,大大节省了农药使用量。
吴建伟 国家农业智能装备所副所长nt工程技术研究中心:喷雾机非常智能。在移动的同时,会输出数据并注射药物。图像识别为监控系统提供直接信息。
全国各地的果园都在进行改造,使其更加机械化,让机器人的工作更加轻松。山坡地块被改造成梯田,并去除了过于茂密的果树,为机器人进入花园扫清障碍。
李军:通过地形变换,机器首先要能够输入扭矩并进行操作。基于此,我来谈谈是否有有用的农业机械。
随着农业数字化基础设施的完善,一支功能明确的园艺机器人“大军”正在逐步形成。在果园深处,配备深度视觉传感器的机器狗正在检查果树的生长情况。在收获现场,无人运输机器人沿着轨道运输水果。在分拣中心,分拣荷兰国际集团的机器人利用光谱控制对糖含量和颜色进行准确分类。
李军:航空遥感无人机用于监测整个园区的生长情况。该巡检机器人通过机械狗进行巡检,配备多光谱雷达设备和激光雷达设备。我们还进行了地面的相关监控,建立了覆盖整个园区的监控网络。
未来,这些执行各自功能的智能设备将在“智能大脑”的统一指导下协同工作。这些“智慧大脑”正在国家农业智能装备工程技术研究中心管理的8个智慧园林中使用。指挥中心大屏上,机器人的运行状态、作业进度以及现场传感器数据实时更新,实现从种植到销售的全链条数字化管理。
吴建伟:每个水果的数据都是准确的ee。您一眼就能看出种植了什么类型的树木以及数量。您可以通过手机操作施肥机和喷雾机。单击后,设备开始移动并且数据返回到该图像。
近年来,以农业机器人为代表的农业数字化智能发展迅速,已经与国民农业密不可分。政策支持。 2025年8月发布的《国务院关于深化实施‘人工智能+’行动的规定》提出,加快数字化转型,提升农业水平。大力发展智能农机、农用无人机、农业机器人等智能装备。
农业农村部于2025年11月发布《智慧农业标准体系建立指南》,基本提出建立先进适用、开放集成的智慧农业标准到2030年,满足智慧农业发展需求的标准体系,为智慧园林建设提供了全国统一的操作手册,标志着我国智慧农业发展迈入新阶段。
罗希文:目前正在筹划中。农业农村部、科技部协作。其中最重要的方向之一是智能化农机装备。他们结合国内发展趋势和国外发展,提出了各种发展方向。我希望10年内会有很多这样的机器可用。
在此次调查中,记者亲眼目睹了该国果园的重要变化。从困难重重的收割机器人到迅速普及的植物检疫机器人。从单独工作到有组织的合作。虽然标准化转型尚需时日,但科技的力量正在注入为传统农业注入新活力,为中国果园描绘更加美好的未来。
从肩上扛着的农业传统文化,到机械臂翩翩起舞的智能果园,田间地头正在发生一场重要的生产革命。中国果业正在通过独特创新探索新的发展路径,推动生产向高效、技术密集型协同转变,以新生产力突破产业瓶颈,实现质量效益突破。