春耕秋收，農(nóng)民的辛勞造就了我們能吃上新鮮的果蔬?，F(xiàn)在機器人已經(jīng)可以幫助農(nóng)民進(jìn)行勞作啦！一粒小種子長成一棵綠葉菜，從生產(chǎn)到收割全由機器來做，這樣的“葉菜工廠”已經(jīng)來到我們身邊。

7月底，重慶市農(nóng)科院下屬企業(yè)重慶凱銳農(nóng)業(yè)發(fā)展有限責(zé)任公司傳出好消息：一個播種、育苗、移栽、運輸、栽培、采收等生產(chǎn)全程無人化作業(yè)，完美結(jié)合工藝與農(nóng)藝增加單產(chǎn)量、減少勞動力、實現(xiàn)智能化管控的“神器”——“葉菜工廠智能裝備”研發(fā)成功！

這個“葉菜工廠”究竟長啥樣？如何高效實現(xiàn)“機器換人”？重慶市農(nóng)科院相關(guān)科研專家為您揭開這個“葉菜工廠”的神秘面紗。

“葉菜工廠”內(nèi)可移動機器人正在收割葉菜。（重慶市農(nóng)業(yè)科學(xué)院供圖）

種在哪？一粒種子變成一棵菜，生長都在一個缽體杯子里

位于重慶市農(nóng)科院的重慶現(xiàn)代農(nóng)業(yè)高科技園區(qū)的“葉菜工廠”由三部分組成，一個4000平方米的玻璃溫室，一個300平方米的水肥間，一個1200平方米的生產(chǎn)輔助用房。

作為“葉菜工廠”核心部分的玻璃溫室屋脊高10米、長84米、寬48米，里面并排矗立著22排共計107臺立體栽培設(shè)備。每一臺像高樓似的立體栽培設(shè)備上，都掛著15—18層不等的栽培槽。

“在這樣一個玻璃溫室內(nèi)，從種下一粒種子到收割一棵葉菜，所有勞動及管理全部由這些極具智能化的機器設(shè)備來完成。”重慶市農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)工程研究所所長、重慶凱銳農(nóng)業(yè)發(fā)展有限責(zé)任公司董事長高立洪說。

在這個沒有泥土的玻璃溫室里，葉菜究竟種在哪里？

“葉菜工廠”的玻璃溫室。重慶市農(nóng)業(yè)科學(xué)院供圖

原來，“葉菜工廠”采用定植盤高精度高密度育苗，由機器人將種子播撒到裝有育秧基質(zhì)的缽體狀定植杯里，種子在這里經(jīng)過10天左右的育苗期后，再由機器人將定植杯一個個抓取起來，移栽到15層的立體栽培設(shè)備種植槽上。

“這里的機器人移栽蔬菜苗，能在不傷害菜苗的前提下，將其穩(wěn)穩(wěn)當(dāng)當(dāng)?shù)卦缘綄Ｓ迷O(shè)備上?！备吡⒑檎f，“它能像人的手一樣輕柔工作，整個過程活脫脫像一個幼兒園老師，溫柔地安排學(xué)生分組、排隊、站位?！?/p>

高立洪介紹，為了更好地解放勞動力，他們還研發(fā)了定植盤解跺機、缽體苗移栽定植機、育苗盤清洗風(fēng)干機、育苗盤碼垛機等專用機械。基于這些設(shè)備，機器人能把用過的定植盤洗干凈、吹干燥、碼整齊，每小時可精準(zhǔn)移栽1600多棵菜苗，提高移栽環(huán)節(jié)工作效率60%以上，節(jié)省勞動力投入80%以上。

怎么種？葉菜“住”在15層樓房里，在水力驅(qū)動下旋轉(zhuǎn)著曬太陽

小小的菜苗被移栽到立體栽培設(shè)備后，就像住進(jìn)了高8米的15層房子內(nèi)。在這里，一排排葉菜整齊排列、上下錯落，它們的住房被裝扮成一棟綠色的高樓。

“葉菜工廠”采用定植盤高精度高密度育苗。重慶市農(nóng)業(yè)科學(xué)院供圖

“大家可別小看這小小的栽培槽，它能穩(wěn)穩(wěn)托起81棵葉菜。”高立洪介紹，生長葉菜的栽培槽內(nèi)，只需少量的營養(yǎng)基質(zhì)，就可將葉菜養(yǎng)大。葉菜在這里經(jīng)過30天左右的生長期，就能長大成菜。

葉菜生長最需要的就是陽光。如何保證“住在樓下”的葉菜也能曬到太陽？原來，立體栽培設(shè)備里設(shè)置了一個水力驅(qū)動系統(tǒng)，能驅(qū)動栽培槽旋轉(zhuǎn)起來，讓每一棵葉菜在空中舞動，多角度地享用“陽光美食”。與傳統(tǒng)的電力驅(qū)動系統(tǒng)相比，這個水力驅(qū)動系統(tǒng)單位面積日耗電量0.08千瓦·時/平方米，可節(jié)約7瓦電。

“這是我們發(fā)明的缽體蔬菜高密度無土栽培方法，能大大提高溫室空間利用率，實現(xiàn)了葉菜的高密度生產(chǎn)?！备吡⒑榻榻B，目前，科研人員已突破了栽培槽智能追光提升輸送、上下循環(huán)運動無級調(diào)速、身份精準(zhǔn)識別、原點自動定位及低耗驅(qū)動與精準(zhǔn)灌溉等技術(shù)，實現(xiàn)了蔬菜立體栽培設(shè)備低能耗智能追光循環(huán)運動和栽培槽身份識別與精準(zhǔn)灌溉的功能。

他介紹，這樣一臺低能耗水力驅(qū)動蔬菜立體栽培設(shè)備，一次可以栽種1200多棵葉菜，可提升5倍多的溫室空間利用率。而在一年時間里，這個設(shè)備可以種10季葉菜，產(chǎn)量達(dá)1500公斤。按整個2000平方米的栽培區(qū)算，單位面積產(chǎn)量80公斤/平方米·年以上。

值得一提的是，這種溫室里應(yīng)用的葉菜立體栽培工廠化技術(shù)，避免了自然氣候?qū)κ卟税踩a(chǎn)的影響，還采用了生物防治技術(shù)，生產(chǎn)出的葉菜更高產(chǎn)、更健康、更安全。

怎么收？研發(fā)三種智能“搬運工”

以往，國內(nèi)外研發(fā)的智能化蔬菜生產(chǎn)設(shè)備中，仍普遍采用人工切根、取菜的收割作業(yè)，因此存在效率低、勞動強度大、人工成本高等問題。那么，“重慶造”的“葉菜工廠”究竟是如何實現(xiàn)“機器換人”的呢？

“葉菜工廠”內(nèi)的移動物流車。重慶市農(nóng)業(yè)科學(xué)院供圖

原來，“葉菜工廠”配備了三種不同的“搬運工”，負(fù)責(zé)完成葉菜生產(chǎn)中的搬運和收割工作：一種是固定機器人，主要負(fù)責(zé)栽培盤從移栽定植設(shè)備到物流運輸車的取放和物流運輸車到時能收割設(shè)備的取放；一種是可靈活移動的機器人及移動物流車，負(fù)責(zé)完成多工位之間的穿梭運輸，實現(xiàn)了栽培盤物流運輸?shù)臒o人化操作和智能化管控；一種是葉菜智能收割設(shè)備，將菜苗從物流運輸車到立體栽培設(shè)備的取放工作，和將成熟了的葉菜從立體栽培設(shè)備到物流運輸車的取放工作。

“其中，可移動的‘搬運工’還特別吃苦耐勞，一個小時可以行走3.6公里，充一次電可連續(xù)工作8個小時。”高立洪說：“有了這些‘搬運工’，葉菜生產(chǎn)提高工作效率70%以上，節(jié)省勞動力投入85%以上?！?/p>

而葉菜智能收割設(shè)備的成功研發(fā)，還填補了國內(nèi)外葉菜收割全自動化流水線的空白。“我們的葉菜收割不再是靠人工一棵棵地剪切，而是用智能收割系統(tǒng)的流水線，成熟葉菜一盤接著一盤，連續(xù)喂入、切割、分揀，全程實現(xiàn)智能化控制?！备吡⒑檎f，一個小時內(nèi)，移動機器人可以完成2300多棵菜的處理量，作業(yè)能力430公斤/小時,作業(yè)成功率100%。

“我們研發(fā)的移栽定植、智能物流、立體栽培、成菜收獲4套智能作業(yè)系統(tǒng)，讓葉菜生產(chǎn)全程環(huán)節(jié)徹底實現(xiàn)了無人化作業(yè)和智能化管控。”高立洪說，同傳統(tǒng)蔬菜生產(chǎn)模式相比，單位面積產(chǎn)量80公斤/平方米·年以上，每畝減少勞動力投入70%。

截至目前，“葉菜工廠”智能裝備已獲國家專利授權(quán)9項，不僅實現(xiàn)了高效利用溫室空間和“機器換人”，還節(jié)約了用種量、用肥量、用藥量等，促進(jìn)發(fā)展綠色生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)，生態(tài)效益顯著。