2024年安徽农业主推技术第55项：果蔬自动机械嫁接技术.docx

第55项：果蔬自动机械嫁接技术推荐单位：安徽省农业科学院园艺研究所一、技术概述（一）技术基本情况。蔬菜采用嫁接苗种植是解决土壤连作障碍的有效技术手段。全国蔬菜种植需求种苗5000多亿株，其中嫁接苗占比30%,且逐年上升。现阶段人工嫁接育苗是国内育苗企业普遍采用的生产方式，但人工嫁接效率低、质量差、成本高，制约蔬菜嫁接育苗数量和质量提升，因此成为育苗行业“卡脖子”问题。果蔬全自动嫁接机器人能够有效解决以下嫁接育苗问题：一是作业对象个体差异大，生长点一髓腔精准识别度要求高，嫁接精度、角度容错要求高，上夹不稳定等导致嫁接成功率不高等问题；二是夹持、切割、贴接、送夹、上夹、包扎、回栽节奏不匹配，半自动模式限制整体效率的问题；三是嫁接设备需要适应种苗的直径、高度、脆弱性及成品和废料的分类收集等问题；四是解决育苗企业用工难、嫁接不规范、嫁接效率及成苗率低、种苗质量不高以及种苗时效性规模生产能力不足等产业问题。该技术产品操作简单、易于掌握，已经成熟应用于省内外蔬菜育苗工厂，体现出高效、精准、省力的优势。（二）技术示范推广情况。果蔬全自动嫁接机器人已经在安徽芜湖、马鞍山、合肥、淮南、宿州、阜阳等市的蔬菜工厂化育苗基地示范推广，并辐射到山东、江苏、浙江、上海、新疆等近十个省外蔬菜种苗繁育基地。蔬菜种苗工厂应用后，嫁接成功率工98%,精度在±0.2毫米；成活率呈96%；壮苗率工95%；嫁接效率工1200株/小时。（三）提质增效情况。1 .节本：嫁接效率高于人工3倍以上，单株种苗嫁接成本比人工嫁接减少60%70%,机械换人节本效果显著。2 .提质：嫁接成功率达到98%以上（嫁接精度在±0.2毫米），成活率为96%以上，壮苗率为95%以上，分别比人工嫁接提高12、10、14个百分点以上。机器人嫁接苗整齐一致，根系发达、茎叶健壮,种苗质量显著提高。3 .增效：果蔬嫁接机器人实现了24小时不间断的工作，保障了种苗时效性规模化生产，嫁接效率和嫁接质量显著提高，较人工嫁接每台每天新增种苗2万多株。机器嫁接苗质量稳定，植株生长健壮，坐果整齐，较人工嫁接苗增产13%以上。4 .安全：机器人嫁接操作精度和稳定性高，可以减少人力操作对幼苗造成的伤害和损失，同时也降低了工人工作风险。5 .经济效益：嫁接机器人应用示范后，累计生产嫁接育苗5000多万株，推广种植面积10多万亩；带动育苗企业节本增收500多万元，农户种植增收6000多万元。（四）技术获奖情况。果蔬全自动嫁接机器人技术获得2023年安徽省十大创新农机产品以及2022年产业博览会银奖。该技术取得的知识产权发明专利证书2项，实用新型专利证书8项，软件著作权证书3项。二、技术要点（一）核心技术。嫁接机器人核心技术主要包括：基于3D相机的种苗位置及特征点识别技术、基于深度学习的取苗路径规划及最优切割与包扎位置决策和基于上+ARM+FPGA的多重位置感知防冲突、纠偏、容错技术。通过机器视觉、人工智能、深度学习、自动化、算法识别等领域的关键技术，使用机器视觉进行切割高度和切割点识别；在人工智能的基础上进行取苗路径的规划；在数据库中存储种苗的切割数据，在系统深度学习后，规划最优的切割角度和包扎高度；系统需要使用ARM+FPGA的搭配进行算法识别结果的自动化运动；使用海康智能相机进行算法的运算并将数据结果通过网络上传云端数据库，便于系统智能化升级。其具体表现有以下四点：1 .识别算法：需要对种苗的砧木和接穗的切割点编写识别算法程序，计算出种苗最适合贴接的切割位置点。要求经过算法运算后获得的切割点为坐标系下的像素点位置，误差在±2个像素点范围内。2 .种苗切割：切割需要保证切割面平整，切割后不能出现让刀和拉丝问题，同时需要保证砧木与穗苗切割面一致。3 .种苗高精度贴接：当种苗的砧木和接穗都已经切割完成，需要进行切割面的位置识别，识别后的结果为切割面的上、中、下三个切割点的坐标位置；根据坐标位置进行算法计算转换进行砧木高度调整以及接穗的前后移动，最后对种苗的砧木和接穗进行贴接，在贴接时需要保证坐标位置移动的高精度，实现贴接误差在±0.2毫米内。4 .种苗包扎：包扎高度需要在贴接面的中心位置，嫁接夹夹持的深度为夹子宽度的三分之一位置。（二）配套技术。1 .待嫁砧木、接穗苗质量要求：幼苗直立，子叶完整，叶绿色,无病虫害；砧木苗茎粗2.55毫米、株高60100毫米；接穗苗茎粗1.53毫米、株高4070毫米。2 .启动嫁接机人：按嫁接机说明书要求，规范启动嫁接机。3 .机器人嫁接：按机器人操作步骤，将待嫁接的砧木和接穗苗移送到嫁接机嫁接工序位置Q4 .嫁接苗养护：机器嫁接成功苗，置入育苗床上，遮光，保持湿度90%95%、温度2530,34天后，苗床逐渐增加光照和通风降湿，温度保持1828,直至嫁接苗成活。三、适宜区域适宜区域为全国集约化、规模化育苗场，主要用于西瓜、甜瓜、冬瓜、苦瓜、黄瓜、番茄、辣椒、茄子等作物嫁接育苗。四、注意事项（一）工作场地环境：嫁接机工作场地避雨、遮阳、明亮，电力运行安全稳定，空气温度18°C28,空气相对湿度60%70%；环境整洁，器具干净，定期用2000倍次氯酸钠溶液喷雾消毒。（二）操作人员：操作人员应通过培训，详细了解嫁接机“使用说明书”，掌握操作和使用技术要点。（三）机器维护：按机器人说明书要求进行维护保养。五、技术依托单位（一）安徽省农业科学院园艺研究所