2050 年，我們需要 500 萬「機器人」摘水果_風聞

　　果農的成本，70% 是在採摘。

　　作者 | 陳晨　　編輯**| 鄭玄**　　不久前的世界機器人大會上，一個農用採摘機器人的展台引起了現場的圍觀。

　　「它能模仿人類的手把果實摘下來」，現場的工作人員向大家介紹機器的工作原理。機器臂前端的藍色軟爪輕輕地抓住獼猴桃，然後前後搖擺爪子，把獼猴桃從藤上「掰」下來，被摘下的獼猴桃，又順着軟管滑落到了小筐裏。

　　智能採摘機器人現場演示摘獼猴桃 | 來源：極客公園

　　**人摘果子基本有手就行，但想讓機器人採摘卻並不容易。**這是農業自動化領域裏很難攻克的一個環節，主要有三個難點：首先需要在枝葉的遮擋下準確地定位果實的位置，識別出哪些果實是成熟可以採摘的，再以不碰壞果實的方式摘下水果。　　也是在近幾年，採摘機器人才慢慢有了一些產業上的突破，美國和以色列分別誕生了一些這個領域的明星公司。但從實驗室走進農場，採摘機器人需要解決的遠不止技術問題——作為人力的替代品，成本和效率才是採摘機器人商業化道路上最大的痛點。　　上文中的參展商，杭州喬戈裏公司的銷售負責人朱工告訴極客公園，他們創業已經有三年多的時間，之前設備一直沒有進入市場，而是以半合作半銷售的方式，提供給一些科研院校和政府機關單位。

　　「也是近期，我們覺得説有一些苗頭出來，大家會去考慮（購買設備代替人工）。」這位負責人談及參展契機時説到，「我們去也是做一次考察，看看大家對採摘機器人的想法和需求。」

　　01　　小小的採摘，　　大大的需求　　採摘是水果生產鏈條中最耗時、最耗力的環節，在果農的經營成本中，僱傭採摘工人的費用佔據了 50%~70%。　　然而今天勞動力市場的大背景是：農業勞動力向其他產業轉移，人口老齡化加劇農業勞動力的缺失，僱傭農工的成本逐漸增高。

　　以色列採摘機器人公司 Tevel Aerobotics Technologies 的官網上標註了幾個數據：到 2050 年，人口將增長 40%，需要水果產量翻一番；到 2050 年，農業就業人數將減少一半，導致 500 萬水果採摘者短缺，進而導致全球超過 10% 的水果無法收穫（相當於歐盟的年消費量）。

　　採摘環節的「機器換人」並不是一個假需求，這也很好地闡釋了為什麼一些公司願意在這個領域投入時間與精力。

　　20 世紀 60 年代，在工業機器人剛剛起步時，美國學者 Schertz CE 和 Brown GK 看到了機器人在人力替代上的潛力，提出了將機器人的技術運用到水果的採摘上。然而剛開始的機器採摘是「粗糙」的。

　　之前果樹採摘應用最廣泛的是震盪法。機器車開到果樹下，反覆衝擊樹幹將果實震落。這種方式可能損傷樹木，還會導致果實在下落過程中被其他果實和樹枝碰壞，損傷後的水果不僅賣不出高價還難以保存。

　　水果採摘需要更精準，也更安全的技術，隨着機器人視覺、人工智能等技術的進步，一批技術研究員和初創公司，投入到了更自動化、更智能的採摘機器人的研發中。

　　美國初創公司 Abundant Robotics 當年機器人採蘋果的視頻曾在網上轟動一時，其採用了一種真空吸取的採摘方式，整個機器設備像是一台大型「吸塵器」，設備吸取的東西，則是識別到的已成熟蘋果。用「吸」代替「抓」減少了對蘋果表皮的損壞，也將單個蘋果的採摘時間控制到了 2 秒，大大地提高了機器採摘的效率。

　　Abundant 用真空吸取的方式採摘蘋果 | 來源：Abundant Robots

　　喬戈裏的第一代產品也跟 Abundant 一樣，採用了真空吸取的方式。但是為了提高設備的兼容性和使用率，他們沒有將採摘的對象固定在某一個品類上，而是希望設備在更換末端的執行機構後，可以採摘多種水果。

　　他們在測試中發現，真空吸取的對象是蘋果、獼猴桃這類硬果還行，遇到草莓、西紅柿這種更軟的水果時，卻容易在吸的過程中，對果體造成損壞。

　　如何輕柔地摘下水果一直是採摘機器人的重要研究課題。英國普利茅斯大學（University of Plymouth）的研究機構 Fieldwork Robotics，開發了一款採摘覆盆子的機器 Robocrop，在 Robocrop 的機器手上採用了一種柔軟的夾墊材料，在夾子下面則是壓力傳感器，以此保證在施加力時不損傷果實。

　　喬戈裏的第二代產品，也加了一個軟爪的結構，除了為了不壓壞水果，也以便在吸之外，進行拽、掰等更多操作。

　　不過，雖然機械手可以適用於多種水果採摘方式，但跟吸取的方式相比，機械手的操作時間更長，一般需要 6~7 秒。

　　2021 年，以色列的 Tevel Aerobotics Technologies 獲得了 RBR50 機器人創新獎，他們將無人機用在了水果採摘上。

　　他們給每個無人機上配備了用於定位和識別的視覺系統，以及用於採摘的機械臂和抓手。無人機從連接的地面控制車上獲得電源，也將採摘的水果放在採摘平台上。更小巧靈活的無人機也能更方便地夠飛到樹梢採摘。

　　Tevel 用無人機採摘水果 | 來源：網絡

　　機器採摘的技術一直在進步。

　　喬戈裏的機器人在學習了近萬張獼猴桃的照片後，能像經驗豐富的果農一樣根據質量、大小對獼猴桃進行分類，準確率達到了 90%。在投入研發三年多後，現在他們的設備可以採摘的水果有獼猴桃、蘋果、西紅柿、草莓、梨。

　　也許現在還存在着沒能解決的問題，比如樹葉遮擋導致識別不到水果、機械臂構造複雜導致採摘單個果實的耗時長，但是隨着人工智能技術的進步和越來越多創新者的加入，技術的問題將會更快地得到解決方案。

　　02　　農機的智能化，　　還需農藝的配合　　2019 年 1 月，喬戈裏的智能採摘機器人項目立項後，被列為浙江省重點計劃研發項目，它還有一個標籤，即第一款針對我國水果種植現狀開發的採摘機器人。

　　朱工傳遞出一個觀念：在國內做採摘機器人更難。

　　「市面上有的，比如説像小番茄、黃瓜這種，相對來説比較標準的，我們大部分都是能做的。」朱工談到了一個種植標準化的問題。

　　現在機器採摘相對而言比較成熟的品類，是草莓和小西紅柿。他們是標準化較高的作物，在立體種植中，他們的果實垂吊下來，便於機器採摘。而且草莓這種根莖長的作物，還可以直接從根部收割，避免對果實的擠壓破壞。

　　高架栽培模式是「荷蘭式種植」的體現，通過從種植到採摘運輸的全套配合，達到高度自動化與機械化。國外種植的標準化，一定程度上減少了很多采摘過程中的難題。

　　機器收穫垂落的草莓果實 | 來源：網絡

　　「像國外植株間的間距，比如説是 10 釐米，那他就是 10 釐米，不會多也不會少。這對我們的機器人來説也是一個很好的條件，採摘的時候只要設定它的路徑還有節拍就可以。」

　　國內採摘機器人難做的原因，除了人力成本較為低廉，還因為標準化種植的水平也相對較低。國內一些公司也選擇先從種植更規範的品類切入，比如多采科技選擇了草莓採摘機器人。

　　2019 年 Abundant 的採摘機器人駛進 T&G 農場之前，其實還發生了一個有意思的事情：T&G 花費了四年的時間將蘋果樹「訓練」成一面面牆的形狀，讓蘋果長在一個平面上，便於 Abundant 的機器人採摘。

　　這件事情顯然不是所有人都可以做到的，雖然聽起來很極端，但這也顯示出一個事實：機器人和環境是相互成就的。　　機器人只是智慧農業中的一小個分支，實現智慧農業還要農機和農藝相配合。但好在，國內也正在出現標準化種植的趨勢。根據朱工介紹，他們的一些客户已經考慮擴建時直接建成智能農場，規範品類的種植，以便於後續的整套管理與採摘。

　　對於農户和建設智慧農場的平台來説，除了種植的規範，增加種植的品類也是一大趨勢。

　　蔬果的採摘期較為有限，比如蘋果的採摘期 2 個月，草莓的採摘期 1 個月。如果一台採摘設備只有於一種設備的採摘，那它其他的時間就是閒置的。以一年為單位，僱傭臨時採摘工人的費用可能比採購一台設備更划算。

　　在跟客户打交道的過程中，朱工他們也發現部分客户已經有了同時種不同水果的苗頭，保證一年四季都有可採摘的品類。

　　像喬戈裏這樣的採摘機器人製造商，也將更多的功能集成在採摘機器人上，將設備的功能最大化，儘可能覆蓋作物生長的全流程。目前，他們的設備就計劃能通過替換末端的執行件，完成套袋、授粉、噴藥的工作。

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　　03　　價格，　　採摘機器人商業化的最大痛點　　「如果這場疫情沒來，我們也不會考慮這麼快推這個設備。」

　　朱工介紹，喬戈裏現在比較標準的草莓採摘機器人，價格是在 40 萬元左右，購入設備的成本對於農户來説還是很高的。因為疫情招工難，農户在無法完成採摘、損失掉整個果園的風險下，才願意考慮購置設備。

　　今年年初，他們向實體農户銷售了一台設備，用於採摘獼猴桃。即使第一台設備成功銷售，採摘機器人的市場仍然很難打開。

　　時間回到 2015 年，在遙遠的大洋彼岸，Abundant 的團隊展示了一個採摘機器人原型，在描述中他們稱這是「第一個商業上可行的果園採摘解決方案」。

　　然而僅僅兩年後，這家公司宣告停業，出售了所有的知識產權和資產，其中包括大量真空操作專利、用於識別水果位置及其質量的視覺系統等。

　　Abundant Robotics 的清算最終被歸因為疫情期間沒能打開市場，導致資金難以為繼，它的知識產權最終流轉到了產品開發孵化器 Wavemaker Labs 手中，以 Abundant Robots 的名字重新被推出。

　　而現在，Abundant 的機器人正在以更「便宜」的方式重新設計。Wavemaker Labs 的創始人兼 CEO 巴克·喬丹（Buck Jordan）説，「之前的團隊每次在建造原型時，都選擇了最昂貴的選項。」他還表示，在不影響性能的前提下，將成本降低到 10 萬美元以下是容易的。

　　Abundant 採摘機器人在果園中工作 | 來源：Abundant Robots

　　通過 Abundant 的案例不難看出：**成本，是採摘機器人面臨的一大難題。**同樣嘗試降低成本的還有 2021 年被 AppHarvest 以 6000 萬美元收購的 Root AI，它的採摘機器人 Virgo 可以識別西紅柿、辣椒、黃瓜等多種作物。　　Root AI 的 CEO 也是現 AppHarvest 的首席技術官在談到未來的業務重點時説，「現在希望降低機器人的成本，並在 2023 年發售正式版的 Virgo。」

　　在通往商業化的路上，大家不約而同地選擇了降低成本。而在商業模式的選擇上，這些先行者的決策同樣具有借鑑意義。

　　Abundant 計劃成為一個提供服務的平台，去擁有、維護、運輸和操作機器人，「換取農場的合同付款」，在南北半球兩個 90 天的收穫季（北半球的 8-11 月，南半球的 2-5 月）中找尋客户。這是一種被稱為 RaaS 的模式——機器人即服務。

　　Tevel 團隊同樣將帶着設備為農民採摘水果。他們還與美國和歐洲的兩家公司展開合作，將他們技術整合給當地合作伙伴，授權其為當地客户提供水果採摘服務。

　　喬戈裏告訴極客公園，目前，他們對未來商業模式的設想仍然以銷售設備為主：「如果説這個市場的需求量還蠻大的，可能今年或者明年會往這方面去進行一個批量的投入。」

　　今年參展的反饋還算不錯。朱工説，「今年有意向的客户確實蠻多的。」

　　他接着説，「農户也更願意用設備替代人力，規避掉管理的問題，還有一些客户在做智能農場，願意在項目中添加一台採摘機器人。」

　　*頭圖來源：視覺中國

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　　極客一問　　你如何看待採摘機器人？