浙江大學機械系特聘教授張晟:機械替代人工採摘仍需時間

  原標題:浙江大學機械系特聘教授張晟:機械替代人工採摘仍需時間

  21世紀經濟報導記者陶力 實習生趙然 上海報導

  用機器採摘替代人工採摘,高光譜技術無損檢測農產品品質……高科技正為農業高質量發展帶來更多可能性。

  近日,南方財經全媒體集團舉辦了以「科技賦能鄉村振興——農產品供應鏈如何重塑?」為主題的在線研討會。研討會邀請了多位行業專家共同探討暢通農產品上行通道,促進農民增收的新思路。

  浙江大學機械系特聘教授、博士生導師張晟,在研討會上分享了農業機械化和科技化、高光譜技術在農業機械領域的應用情況、農業智能化當前面臨的問題等。

  機械化採摘緩解用工荒

  「現在有一些水果的採摘設備,大大提高了採摘效率。但是像一些特殊的水果,像草莓、藍莓,還是需要人工採摘。」張晟說,我們希望借用高科技,比如智能機器視覺,達到對特殊水果、茶葉的高效率高質量精準採摘。

  全國「採茶工荒」成普遍現象。茶葉的採集比較特殊,因為茶葉等級分很多種,比如單芽和多芽,單芽屬於一芽一葉,比較難採摘。如果是多葉,通過機器採摘雖然可以增加效率,但是會對茶葉造成一定破壞。張晟表示,「中國市場上的名優茶,一般都是一芽一葉,甚至單芽,這時候就需要用到精確的一個機械的精準、快速採摘。」

  傳統的採摘方法一般是人工採摘,並且還需要做等級的辨別核查,成本很高。再加上採摘量大,採摘勞動力缺失,就造成用工荒。

  可以用一些新的方法。張晟說,「我們可以用智能機器視覺模擬人的視覺,通過辨別芽葉上的幾何形狀,像三維成像的接觸式和非接觸式的測量,探測芽葉品質。」在高光譜技術方面,用一種更綠色、快速、高效的無損檢測技術,來達到光譜掃描,從中知道它的有效成分,多酚類的植物鹼、氨基酸等特徵信息,就能知道怎樣去採摘它。

  未來將會實現模擬人手採摘。「人工採摘時,會用指尖、拇指和中指做一個上提的動作來摘茶,我們可以做到這樣的效果。把它微量化、微型化,做成柔性採摘後,就不會對芽產生損壞,實現針對性精確採摘,大大提高採摘率。」

  此外,高光譜技術在農業機械中也實現了大規模應用。採摘時,水果的質量檢測費時費力,高光譜技術可以反映水果內部的有效成分和特徵信息,實現在圖像信息上分辨,水果是否有局部腐爛、蟲害。高光譜技術是一個快速、高效、使用面積大的技術,能夠有效提供農產品品質監控。

  人工替代仍需時間

  談到產品保鮮問題時,張晟分享了荷蘭的家庭農場模式。荷蘭是世界第二大農業出口國,也是以家族為產業做農業,他們非常依賴高新技術和科技,無論從收購,分解,銷售,服務,種苗種植等,都是使用一些高科技技術。「我覺得這種模式,中國的農村農業也是可行的,因為本身現在的電商商家、農業商家,也是以家庭形式為主,所以我覺得這是一個非常可行的方法。」

  不過,對於家庭農場加高科技組合的落地困難問題,張晟認為,困難就是技術方面,採摘方面的技術在國內相對還是比較欠缺。個人認為在技術方面成熟度達到後,就可以替代人工。但這也還需要一個過程,不是一下子就能夠達到。

  除採摘之外,在保鮮方面,智能化技術也有應用。「我們跟食品化工學院也有合作,我們可以在水果表面塗納米膜,這種納米膜非常容易清洗,還可以阻止氧化,使它在運輸當中不會腐爛。」

  農業智能化面臨最大的問題,是把一些相對成熟的技術真正用到一起。在實驗室為了科研可以不計成本,但是真正要到市場讓農民接受,特別是家庭為單位的農民,性價比要高,不然他們可能不會去買,所以說要農民他們本身的意識,是不是認為買了之後,真的對他們經濟上有幫助,這也是科研還沒有做到真正運用到與產業結合。

  談及未來互聯網數字化是否有機會和實體農業的應用相結合,張晟認為是可以的,「現在有一個非常有意思的概念,叫元宇宙,這實際上就有點像數字化,未來我們可以把它結合在一起,比如說用VR技術,參觀果農果園,觀看採摘等等。未來的數字化可以做得更好,我還是非常期待這個未來。」

  據了解,張晟教授的主要研究領域為主要從事研究領域為電子皮膚,觸覺感測,仿生抓手,生物感測技術,醫學工程結合等交叉學科。此前,他在國際期刊上公開發表論文50餘篇,獲得多項專利,其中包括一項國際專利。該項發明是基於光纖的人造柔性觸覺皮膚,其振動感知系統可模仿人體皮膚的觸覺。這種感測器是一種新型、高靈敏度、高可靠性的觸覺感知感測器,成本低廉且能對抗磁干擾,可用於檢測敲擊、輕觸、扭動和滑動等動作。同時也致力於研發仿人體皮膚的觸覺感測器,通過模擬皮膚的紋理和敏感性,設計出擁有感知能力的電子皮膚。

  在他看來,農業科技、人工智慧等科學技術,未來會持續推進農村的數字化發展,農業機械化最明顯的特點,就是大大提高了農產品採摘效率。未來,農村電商大大發展以後,將成為數字經濟的重要組成部分,為鄉村振興提供新動能、新載體。

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