機器人在農產品加工的應用

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摘要：誕生于美國的機器人技術發展迅速，已被廣泛應用到各個領域；反觀國內，機器人應用的智能化水平仍有待提高，對于仿生學以及生物工程技術的應用十分薄弱。機器人的應用多數停留在單一指令的執行上，若能實現機器人的智能化運用不僅可以極大地降低了工人勞動強度和生產費用，而且將大幅度提高勞動生產率和產品質量。文章對機器人在農產品加工方面的可行性進行了簡述，分析了國內目前機械加工的現狀，提出了機器人在加工環節的具體應用策略，以供參考。

關鍵詞：機器人；農產品加工；智能化

實際上，早在2016年有關部門就下發了關于發展機器人產業的指導意見。以智能化、自動化的機器人與傳統的產業相結合，一方面促進生產力的提升，另一方面也能夠實現產業的升級轉型。但由于機器人應用較為復雜，其中涉及到機械制造、人工智能以及傳感技術等難點，因此在國內的推廣效果始終差強人意。由此可見，對機器人在農產品加工中的具體應用進行研究，具有十分重要的實踐意義了。

1機器人在農產品加工中可行性

由于農產品種類繁多，各類型產品對加工工序的要求也存在較大的區別。因此，機器人在進行仿真設計的過程中就需要考慮到實際的使用需求，有針對性的進行研發。盡管經過多年來的發展，采摘機器人、嫁接機器人以及收割機器人均有著較為廣泛地應用。但在加工領域分揀、裝箱等環節仍依賴于人工作業，機器人在研發和普及方面始終未能普及[1]。究其原因，主要是企業技術投資力度不足，以及研發一刀切問題嚴重。筆者建議，機器人的開發應當遵循“個性化定制”的原則。首先對特定流水線進行調研，結合具體的工作內容來設計。同時借助與計算機軟件來創建模型，將所有細節細化到各零部件的裝配。此外，還需要應用遙感和數控設備對機器人進行遠程的操作，使產品加工有條不紊的開展。

2國內農產品機械加工現狀

國內機器人技術起步較晚，相關的理論研究以及實踐經驗均存在嚴重的空白。筆者發現，目前業內對機器人的應用還停留在單一指令的執行上，智能化水平相當有限。這就導致農產品加工行業工作效率低，在日益激烈的市場競爭中往往步履維艱。不過近幾年學界不斷推陳出新，此前出現的六自由度采摘機器人與虛擬仿真模型相繼取得了重大的技術突破。不僅如此，農產品加工領域的機器人還逐漸向精細化、信息化的方向發展。部分研究者利用專業的軟件來模擬工況環境，以直觀地畫面和數據來反映機器人的運作情況[2]。通過這些技術的應用，機器人在加工中的表現越來越突出也給此后的普及推廣打下了堅實的基礎。

3機器人在全自動裝箱線的具體應用

1）工藝流程。近幾年隨著我國產業的轉型升級，人力成本也呈現出逐年上升的趨勢。而傳統機械式裝箱流水線往往需要配備3名以上的工人，分別來進行開、封、裝的工序，其勞動力消耗大，單位生產的技術經濟效果（技術經濟效果E=勞動成果X/勞動耗費L)較低；而智能機器人技術成熟之后，利用集成機器人能夠高效的完成任務填充入箱[3]。首先，將果蔬等農產品輸入流水線，工藝系統內的傳感器就會對農產品進行監測定位，同時給機器人下發相應的指令。然后，智能機器人鎖定農產品進行跟蹤抓取，在這個環節包裝箱也同步敷設，與農產品的流水線的進度保持一致，一旦工藝系統出現了失誤或者故障，那么某一項指標與成品不符合系統也能夠自動監測出來，并給機器人下發重復的操作直至完成。2）抓手設計。通常而言，果蔬的大小與形狀均較為多樣，常規的機械式抓手不可避免會出現失誤。因此，在智能機器人中業界主要采用了吸盤式的抓手，在作業過程中的抓取成功率得到了有效地保障。而且由于全自動裝箱，農產品是有序排列的輸入方式，這就要求機器人抓手在抓取的過程中不得對其它產品造成干擾，而只針對當前的產品進行抓取，為了解決這個問題，在抓手的設計上就必須具備跟蹤功能，同時，抓手上的傳感器還能夠監測到包裝箱的形狀與位置，使產品入箱后能夠保持良好的角度[4]。3）功能實現。全自動裝箱線主要是依靠智能的物料輸送，以及機器人的高效封裝來實現的。經過大量數據的對比得出，智能機器人在全自動流水線的裝箱效率高達每小時1萬件以上。以往機械式的流水線不僅需要大量的人工輔助，而且在復雜的工藝流程中故障問題也十分突出。全自動裝箱線則不然，僅需1-2人在輸入出放置產品和紙箱，其余環節均不需要人工參與[5]。根據工作效率來看，機器人裝箱線的推廣能夠給企業減少10人以上的人力資源，大大解決運營的成本。

4結束語

綜上所述，農產品加工領域如水果的分揀、裝箱等工作量都比較大，各地經濟發展水平不同常常伴隨著人口的分布不均，在農產品加工季節容易出現招工難等問題，同時農產品的快速上市可以保證產品質量。盡管業界和學界在此領域已進行了不少研究，但仍有許多技術難題亟待解決，需要不斷推陳出新，開發出實用性和經濟性的生產性機器人，促進農產品加工行業的發展，為我國農業現代化發展做出重要貢獻。

參考文獻：

[1]張立彬，計時鳴，胥芳，等.農業機器人的主要應用領域和關鍵技術[J].浙江工業大學學報，2002(1)：38-43.

[2]劉東海，許劍新，方艷.基于IRB360工業機器人的果蔬分揀系統設計[J].產業與科技論壇，2018，17(5)：83-84.

[3]佟玲，鄭育紅.21世紀農業機械發展的趨勢———農業機器人的應用[J].農機與食品機械，1996(6)：2.

[4]岳建榮，郭輝，張學軍，等.淺談采摘機器人在農業中的應用[J].新疆農機化，2016(1)：31-34.

[5]應義斌，傅賓忠，蔣亦元，等.機器視覺技術在農生產自動化中的應用[J].農業工程學報，1999(3)：199-203.

作者:梁杰 單位:南昌工學院