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花卉苗木园地人工智能机器人建设思考 | 技术

花匠小妙招
2024-09-16 07:38

作者 | 郑立云郑宇琼沈七一

设想一下：一台台履带人工智能机器人，加满动力，驰骋在田间苗圃，经过红外线定位确认目标，不分昼夜、不知疲倦，一丝不苟灵活地挥舞手臂，或使用修剪机、或使用绑扎机，按照设计好模型的尺寸规格，成就一个个球、锥、柱等人们想要的一致性造型苗的一片场景。这就是花卉苗圃人工智能机器人的设想。

▲人工智能机器人绑扎的大田玫瑰锥苗

政策支持

国家林业和草原局在2019年11月21日印发的《关于促进林业和草原人工智能发展的指导意见》（下称“《意见》”），要求全面推动人工智能技术在林草业核心业务中的应用。

其中第二条是建设生态修复人工智能应用体系。生态修复是生态文明建设的主要任务和基本要求，是建设美丽中国的重要途径。通过布置传感器、控制器、监测站和人工智能机器人、无人机等，在种苗培育领域、营造林领域、草原修复领域、湿地恢复领域，构建智能化分析平台，建立决策支持系统，进行智能无人机自动操作，实现林草业智能化的跨越。

第三条是加强人才资源保障。创新人才引入渠道，为不同层次和领域的高端人才提供相应的政策扶持和创业平台，鼓励更多的国内外高端人才共同攻克技术难关。设立人才培养合作机构，与林草业院校合作设立人工智能学院，构建林草人工智能复合专业培养新模式；与林草业科研机构合作成立林草人工智能研究重点实验室，专攻技术研发和技术应用；搭建高科技新兴技术平台，提升人工智能行业高度，促进人才行业自律。

第四条是加强资金投入保障。充分发挥政府引导作用，通过政府资金支持和政策倾斜，促进人工智能技术在林草业领域的应用创新。充分发挥市场推动作用，积极依靠市场的力量，支持龙头企业加大投入并培育具有自主核心技术的产业化能力。创新资金投入渠道，鼓励和引导社会资本投入林草人工智能应用创新项目，探索政府和社会资本合作的建设方式、合作模式，扩大融资渠道和建设规模。

以上意见对企业来说是一个极大的利好，目前国内5G技术和其他行业人工智能机器人的蓬勃发展，也促使大家更有信心往人工智能机器人应用高水平、高标准上发展。

人工智能机器人的益处

因花卉苗木行业生产作业的非结构性，使人工智慧机器人成本降低，缓解季节性劳动力不足的压力，避免产业挤压在重复低端的劳动上，提高单位面积产值。人工智能机器人的操作比较规范，效率高，代替人工，完成很多危险的作业。

▲人工智能人喷药，弥补人工操作上的空间不足

花卉苗木园地环节应用

大田园地内栽植作业过程包括起苗、运苗、开沟挖穴、栽苗、灌水、培土和镇压。整地功能包括旋耕、犁耕、培土、开沟、做畦、起垄、收获等。管理功能则包括中耕、喷水、喷药、施肥、除虫、除草等。

花卉苗木嫁接过程中的几个重要环节中实现全自动模式，成功率高达95%，节省了巨大的人力、物力成本，如供苗、扶植、输送、切割、粘接、排苗等工序。

电力驱动机型将使生产更环保，如耕耘机器人、农药机器人、除草机器人等。

互联网技术将会在花卉苗木上借鉴和应用，对目标机器人实现联网，通过网络对其进行有效控制，并实现多机器人协作，促进更快、更好地完成任务。很多作业项目难以靠一个机器人的能力完成，特别在一些相对较为复杂的环境条件下，实行计算机远程网络控制技术，可达到安全有效目的。

模块化趋势发展，适应模糊信息处理的能力。模块化使机器研制和使用变得更加灵活，更加适应非结构、多变的农业生产过程。针对不同的需求，如不同气象条件、立体条件、不同花卉苗木品种、不同土壤结构等，相应的改变模块功能单元，从而便捷快速地适应生产的使用需求，降低生产成本，为实现农业绿色生态可持续发展积累经验。

面向用户，不断修正提高人工智能机器人的水平，针对花卉苗木企业苗农的要求，研制实用性强、种类多样性，优化发展成熟现有技术。

运输机械化装备智能化。园地的运输机械也是设施作业的重要一环。包括运进去的花卉苗木幼苗、基质、灌溉用水、化肥液、农药液肥，也包括运出来的成品花卉苗木。针对苗床垄间通道狭小，路面潮湿，可以实现无人驾驶电动型运输机，通过在机体上安装传感器触及两侧垄肩，控制左右两侧的驱动电机调整行驶方向。运输机械也可以安装收获机械或其他作业装置，如装置小型动力喷雾机可用于植保作业。另一类运输机械是单轨式运输车，导轨可以直接敷设于地上，也可以在垄间通道的中央架设轻型钢架，使用吊挂式远程控制运输车。

▲球苗修剪机器人

努力方向

加强人才培养，企业将素质人才送出去、引进来，也可在本单位培训，广泛掀起人工智能机器人学习应用的氛围。

企业加强经费投入。在人工智能机器人学习、推广、应用方面，加大物质、人员等方面的投入，加强技术的应用，在实践中检验、修改、完善。学习国内外发达国家的产业人工智能机器人优势。

加强与当地政府部门、科研院所、机器人生产厂家、兄弟人工智能机器人应用企业的合作，结合人工智能机器人准确目标定位，踏踏实实地攻克遇到的问题。

应该对花卉苗木园地进行相对平整，沟壑和高坎等要做好前置处理，适宜于履带式甚至轮式机车的通行，适宜于人工智能机器人的灵活活动。尽量避免间作，给机器人带来操作困难。

从技术比较成熟、环节最急迫、工作最需要、实际应用更易操作环节开始摸索启动应用模式。

建议

综合目前我国的研究情况，参考国外人工智能机器人发展的过程，笔者建议：

人工智能机器人系统集成，不局限于关键技术点的研究，应该搭建、衔接多面、多点技术要点，能够真正在生产中实际应用功能比较齐全、智能化程度较高的产品。

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