科技创新迎来智能农机装备发展新契机

　　我国自古以来就是农业大国，国民经济的发展离不开农业的发展。2015年国务院常务会议上提出，要强化农业科技支撑，推动农业机械化、信息化，加强国际之间的交流。这是继《中国制造2025》(2015年3月)提到未来重点发展先进农机装备之后，国家层面再次对农机装备提出了新的要求。可见，我国农机装备的智能化、信息化是势在必行。作为现代农业装备技术领域的科研人员，西北农林科技大学机电学院的崔永杰副教授，长期从事采摘机器人、自动分级装置等智能科技农机装备的研发。

　　智能化信息化，全球农业的发展方向

　　随着我国经济的发展、城乡一体化的不断加速、劳动力成本的快速提高、农村劳动力的紧缺，我国农业开始向经营规模化、生产标准化、推广产业化、全程机械化的方向发展。农业与工业的相结合，在这样一个宏观背景下，农机装备的智能化、信息化成为解决这些问题的有效途径之一。随着生活水平的提高，大家关注安全、安心的食品，对农产品的要求转变为重视品质。其中，物联网等电子信息技术的发展和普及，可解决消费者和市场对农产品信息的需求问题。另外，农机装备的智能化、信息化的可行性已在欧美、日本等发达国家取得了相应的成果和验证，因此这一发展方向是明智之举。

　　智能农机装备主要包括信息检测、数据分析和决策、相应的自动化执行机构以及相关信息传输技术。现代农业生产不是单一的产业，而是需要在复杂的环境里与工业等其他产业相互依赖、相互影响。因此，农机装备的智能化、信息化是一项系统工程，而不是简单的集成。

　　目前，我国已成立了《农业装备产业技术创新战略联盟》(以下简称农机联盟)，包括了相关科研院校、企业、公司，并形成了一个体系，主导我国农机装备产品的研发。农机联盟已取得了显著的成效，得到了社会和相关部门的认可。由于农作物种类多，农业生产环境特殊，农业装备的研发需要到现场发现问题，通过现场试验、试制过程完善样机，并逐步实现产品化。农机装备的研究应与现场紧密结合，鼓励百花齐放，科研单位结合地区特色农业研制农机装备，农机联盟引领、扶持与企业合作实现产品化。

　　成绩斐然，执着前行

　　赴日本留学期间，崔永杰参加完成了永田雅辉(Nagata Masateru)教授主持的日本文部省课题“草莓采摘机器人”，获得了硕士、博士学位。当时日本几家科研单位率先研究草莓采摘机器人，后来农研中心(NARO)坚持研发十多年取得了可喜的成果，但尚无产品推广。

　　农业机器人进行产品化的过程中，成本和效率是一个突出问题，而且农业机器人与工业机器人相比有它的特殊性。工业机器人针对的是标准件，特定的环境、特定的条件、特定的工艺;农业机器人针对的农作物本身具有个体之间差异性，生长环境复杂，这些给农业机器人的开发带来新的挑战。虽然现阶段农业机器人处于研发阶段、成本较高、有待提高效率，但是从我国联合收割机、插秧机等高价位农业机械的发展、普及历史来看，今后成本不是主要问题。现阶段以人与机器人协同作业、机器人减少人的作业负担为主的理念，开始作好研究，准备迎接农业机器人市场的到来。

　　留日期间通过长期调研，崔永杰发现嫁接机器人产品化的瓶颈是幼苗的个体之间的差异、全程工艺的连贯性、系统装置的集成化。回国以后他通过地区调研发现，地方特色果业之一猕猴桃的棚架式栽培模式和果实物理特性很适合于机械化作业、农业机器人等自动化装置的研发。由于受到产业和地区特色的限制，目前猕猴桃采摘机器人的研究主要集中在新西兰和中国两个猕猴桃产业大国。果蔬采摘机器人的研发中创新点和关键技术主要包括信息感知、无损采摘末端执行器、提高作业效率以及安全保障的方法。

　　研究成果对产业的贡献，产学研相结合是很重要的手段。我国提出了产学研结合，日本提出了产学官结合。我们应重视作为行政部门官在促进行政、科学、产业的结合以及产业化过程中的作用。中华奇异果-猕猴桃的原产地是中国，也是陕西省的代表果实之一。猕猴桃生产中采摘机器人等自动化装备的应用，可提高附加值，推动猕猴桃的产业化发展，有较大的市场前景。崔永杰积极利用杨凌示范区的支持，积极与西北农林科技大学和地方的猕猴桃试验站、陕西九立机器人制造有限公司、陕西齐峰果业有限责任公司进行合作，把研究成果转化成产品为目标而努力。

　　两岸交流，共促技术发展

　　国际交流、民间交流是提高科研水平、促进产业化发展的重要手段。在海峡两岸合作交流日益频繁的今天，作为两岸交流的一部分，陕西省政府非常重视与台湾的交流。双方在农业、工业领域互补，可促进共同发展。台湾的芯片、农业园区建设都具有优势，陕西的农业园区市场、猕猴桃等果蔬产品市场的规模较大。陕西可以引进台湾的芯片、精密产品以及农业园区建设的丰富经验，陕西的猕猴桃等水果也可以出口到台湾。台湾大学方炜教授的科研成果、育苗企业也在陕西省杨陵示范区安家落户。台湾的大学和西北农林科技大学之间有广泛的交流，每年双方互派研究生、本科生进行实践教育、学术交流。

　　高铁、汽车、智能手机已充分证明了产业链、技术以及国际合作交流的重要性。通过合法的渠道利用已有的技术，可提高研发水平、缩短研发时间。崔永杰长期与国内科研院校、日本、韩国、加拿大等专家进行自动化农机装备的研究与交流，得到了很多启发，也凝炼出了一些观点。在“设施园艺”的实际应用中，日本已取得了较好的成果，国内的很多设施农业科研机构也有很多留日学者。根据产业化为主导的国家需求，我国“植物工厂”等设施农业领域除了基础研究，应重视自动化生产装备，有利于实现产业化。我们可以借鉴日本以工业技术和农业生产相结合为理念，已实施的“植物工厂”项目。其特点是结合地区特色农业，选择不同的地点、不同的农作物，注重农艺与自动化装备相结合，鼓励高新技术企业参与，加快研究成果的产业化。

　　教研相长，重视人才

　　我国目前在农业工程领域的人才培育情况也存在一些问题。每年招收研究生过程中第一志愿报考农业工程学科的好生源较少，调剂生源较多。国家已放开了推免生自主选择学校的权利，大学期间学习农业工程的很多推免学生想“跳槽”，主要原因是学生考虑就业或继续深造时，担心社会上的偏见，想早日去掉“农”字。

　　但是，农业工程人才有他的特殊性和优势。农业工程领域的培养过程中需要把农民的经验、需求以及现场问题凝练成科学问题并进行装备的研发，有利于系统地培养学生的综合素质。虽然论文上慢一些、少一些，但是在完成整个培养过程之后，其综合能力会得到明显的提高，思路和经历等方面会更加丰富。

　　近五年培养的研究生中在有国家农业智能装备技术研发中心，中国科学院沈阳自动化研究所，西安交通大学人工智能与机器人研究所等单位就职或深造。希望减少社会上的偏见，让更多的人认识到农业工程人才具有创新思想和科研能力，能胜任机械工程、电子工程等领域的工作。

　　面向未来，奋力攀登

　　华南农业大学的罗锡文院士强调，农业工程领域的科研目标是除了发表论文、申请专利、试制样机， 应重视与企业进行合作，实现产品化及推广。

　　农业工程领域的科研需要“坚持”和“实践”。崔永杰自从大学开始学习农业机械以来，二十多年“坚持”了农机装备等农业工程领域的科研、教学;深有体会“实践”是发现新问题也是创新的源泉。他非常感谢近五年主持的“863计划”课题(2012AA10A506)，国家自然科学基金(61175099)，陕西省科技统筹创新工程计划(2015KTCQ02-12)等科研项目的资助，将继续坚持搞好嫁接育苗成套装备，猕猴桃生产装备的研发，相信今后为现代农业生产更好地服务，并会创造新的发展机会。

　　结合地区农业的需求，静下心来研发可应用于农业生产中的智能农机装备，这是一个朴实而敬业的梦想，让我们共同祝愿崔永杰副教授的愿望早日实现，也期待他的更多科研成果为我国现代农业提供科技支撑，助力现代农业的繁荣昌盛。

　　作者简介

　　崔永杰，男，1971年生，吉林人，副教授，博士生导师。1993年毕业于北京农业工程大学(现中国农业大学)农业机械专业，同年留校任教，2003年获日本宫崎大学硕士学位，2007年获日本鹿儿岛大学博士学位。2009年任职于西北农林科技大学机械与电子工程学院。主要从事果蔬生产机器人、基于机器视觉的信息感知、智能化检测与控制等方面的科研与教学工作。如嫁接育苗生产自动化装置、草莓采摘机器人、猕猴桃采摘机器人、无损品质检测、自动分级装置等。

　　作者：张晗 来源：海峡科技与产业 2015年11期