[科学技术]重庆成功研发智能“叶菜工厂” 全程由机器人操作

叶菜厂的移动机器人正在收割叶菜。(图片由重庆市农业科学院提供)

一颗小种子长成绿叶蔬菜，由机器生产和收获。这样的“叶菜厂”已经来到我们面前。

7月底，重庆农科院下属的重庆凯瑞农业发展有限公司喜报:“叶菜厂智能设备”研制成功，这是一款播种、育苗、移栽、运输、栽培、收获全过程无人操作的“神器”，它将技术与农艺完美结合，提高单产，减少人工，实现智能管控！

这个“叶菜厂”是什么样子的？如何高效实现“机器替代”？7月30日，《重庆日报》记者采访了重庆市农业科学院相关科研专家，揭开了这个“叶菜厂”的神秘面纱。

种在哪里？

种子变成蔬菜，长在碗杯里

位于重庆市农业科学院重庆现代农业高科技园区的“叶菜厂”由一个4000平米的玻璃温室、一个300平米的水肥间和一个1200平米的生产辅助间三部分组成。

作为“叶菜厂”的核心部分，玻璃温室屋顶高10米，长84米，宽48米，并排站立着22排107立体栽培设备。每一个像高楼一样的立体栽培设备，都有15-18层的栽培槽。

“在这样的玻璃温室里，从播种到收获多叶蔬菜，所有的劳动和管理都是由这些极其智能的机器和设备完成的。”重庆农业科学院农业工程研究所所长、重庆凯瑞农业发展有限公司董事长高丽虹告诉记者。

在这个没有土的玻璃温室里，叶菜种在哪里？

最初，“叶菜厂”使用种植托盘进行高精度、高密度育苗，机器人将种子撒入装有育苗基质的盆状种植杯中。种子在这里培育了大约10天后，机器人一个接一个地抓起种植杯，将它们移植到15层立体栽培设备的种植槽中。

"这里的机器人可以移植蔬菜幼苗，并可以在不伤害它们的情况下将它们种植在特殊设备上."高丽虹说:“它可以像人手一样轻柔地工作。整个过程就像幼儿园老师一样，轻轻的安排学生分组，排队，站立。”

高丽虹介绍说，为了更好地解放劳动力，他们还开发了专门的机器，如种植托盘剥离器、钵苗移栽播种机、育秧托盘清洗风干机、育秧托盘堆垛机等。基于这些设备，机器人可以对使用过的种植板进行清洁、吹干和有序处理，每小时可以准确移植1600多株蔬菜苗，移植过程的工作效率提高60%以上，节省人力投入80%以上。

怎么种？

叶菜“住”在一个15层的建筑里，在液压驱动下旋转和晒太阳

小菜苗移植到立体栽培设备上后，就像住在8米高的15层房子里。在这里，一排排绿叶蔬菜排列整齐，上下错落，他们的房子装扮成绿色的高楼。

"不要低估这个小栽培罐，它可以稳定地容纳81种叶菜."高丽虹介绍说，种植多叶蔬菜的栽培罐只需要少量的营养培养基。叶菜在这里生长30天左右就可以长成蔬菜了。

多叶蔬菜最需要的是阳光。如何保证住在楼下的绿叶蔬菜也能得到阳光？最初，在立体栽培设备中设置了液压驱动系统，可以驱动栽培罐旋转，让每一片叶菜都能在空翩翩起舞，从多个角度享受“阳光美食”。与传统的电驱动系统相比，这种液压驱动系统每单位面积消耗0.08千瓦小时/平方米，可节电7瓦。

“这是我们发明的钵菜高密度无土栽培方法，可以大大提高温室空室的利用率，实现叶菜的高密度生产。”据高丽虹介绍，目前科研人员已突破智能追光提运、上下循环运动无级调速、身份准确识别、产地自动定位、低耗驾驶、精准灌溉等技术。实现了蔬菜立体栽培设备的智能追光和循环运动以及栽培罐的识别和精确灌溉功能。

他介绍说，这种低能耗、液压驱动的立体蔬菜栽培设备，一次可种植1200多种叶菜，可提高温室空室利用率5倍以上。该设备一年可种植十季叶菜，产量1500公斤。按整个2000平方米种植面积计算，单位面积产量在80公斤/平方米以上。

值得一提的是，该大棚应用的叶菜立体栽培产业化技术，避免了自然气候对蔬菜安全生产的影响，同时还采用了生物防治技术，使得生产出的叶菜产量更高、更健康、更安全。

怎么收藏？

培养三种智能“搬运工”

过去，在国内外开发的智能蔬菜生产设备中，人工切根和收获作业仍被广泛使用，因此存在效率低、劳动强度大、劳动成本高等问题。那么，重庆制造的“叶菜厂”是如何实现“机器替代”的呢？

原来“叶菜厂”配备了三个不同的“搬运工”来完成叶菜生产中的搬运和收割工作:一个是固定机器人，主要负责栽培盘从移栽种植设备到物流运输车的采摘和摆放，以及物流运输车到达时收割设备的采摘和摆放；一种是柔性移动机器人和移动物流车，负责完成多站间的穿梭运输，实现栽培托盘物流运输的无人操作和智能管控；一种是叶类蔬菜智能收获设备，可以从物流运输车到立体栽培设备进行蔬菜苗的采摘和摆放，从立体栽培设备到物流运输车进行成熟叶类蔬菜的采摘和摆放。

“其中，移动‘搬运工’也特别辛苦，每小时能走3.6公里，单次充电就能连续工作8小时。”高丽虹说:“有了这些‘搬运工’，叶菜生产提高了70%以上的工作效率，节省了85%以上的劳动力投入。”

叶菜智能收获设备的成功研发也填补了国内外自动生产线收获叶菜的空空白。“我们的多叶收割不再是手工切割，而是由智能收割系统的装配线来完成。成熟的叶菜类蔬菜，一个接一个的喂、切、分拣，全程实现智能控制。”高丽虹说，在一个小时内，移动机器人可以处理2300多种蔬菜，工作能力为430公斤/小时，成功率为100%。

「我们开发了四套智能操作系统，分别用于移植种植、智能物流、立体栽培及蔬菜收割。让叶蔬菜生产全过程完全实现了无人操作和智能控制高丽虹说，与传统蔬菜生产模式相比，单位面积产量超过80公斤/平方米/年，每亩劳动力投入减少70%。

截至目前,“叶菜厂”智能设备已获得9项国家专利，不仅实现了温室空房的高效利用和“机器替代”,而且节约了种子、肥料和药物的用量，促进了绿色生态循环农业的发展，生态效益显著。