周栅智慧农村

上海金山区亭林镇周栅经济合作社

一、场景简介

（一）建设背景

随着《“ 十三五 ” 全国农业农村信息化发展规划》和《数字农业农村发展规划（2019—2025 年）》的持续推进和落实，在互联网技术、工业互联网等对农业领域的渗透和推动作用下，实现农业自动化、智能化也将成为社会发展的新趋势。目前，自动化生产技术已经被广泛应用于人类社会各个领域，因此实现农业领域的自动化生产已势在必行。

（二）情况介绍

合作社借 “ 数字农业农村 ” 建设契机，农业装备智能化为切入点，推进上海市农村农业数字化种植业农村智慧建设工作，提高农业农村种植业生产效率，加强农业农村种植业产品溯源，提升种植业产品品质。合作社成立智能机器人研发中心，设置人工智能探索、视觉与图像研究、通讯与衍射、结构与运动、控制与电气、定位与导航研发六个智能研发模块，聚焦于种植农业生产装备智能化、自动化和标准化需求，涵盖种植浇灌、开沟、除草、施肥、采摘等环节，重点解决标准规范、产品研发、智能化生产等问题， 有效实现种植业全过程智能化生产，有效促进上海农业数字化、智能化发展。

二、建设内容

建设一个面积约为 20 公顷，采用全套智能机器人实现果园种植自动化的智慧农场， 包含以下具体建设内容：

（一）农场机器人底盘自动驾驶

基于对种植园不同地形的综合分析，考虑轮间距偏载，侧滑和颠簸，对机器人底盘进行直线行驶和转向地面动力学分析，建立底盘自动驾驶模型。通过自动导航算法实时监测机器人底盘结构的侧倾、仰俯、横摆和侧滑信息，基于自动驾驶模型和路径偏移信息，自动计算方向并对机器人的运行路径做出调整，确保机器人能在种植园按照既定的路径自动行驶，消除路径偏移问题。从而实现机器人底盘结构的自动驾驶。

 农场机器人底盘自动驾驶

（二）机器人实现自动浇灌、施肥

在稳定的机器人底盘结构上，新增浇灌、施肥模块。操控员可以通过手机 APP 或Web 实现远程对机器人下发浇灌与施肥命令，机器人可以自动规划出运行路径并到指定地点完成浇灌与施肥功能。

机器人自动浇灌、施肥

（三）机器人实现对梨等水果的采摘功能

采用 3D 视觉系统及自学习人工智能算法，通过视觉定位柔性抓手进行仿生采摘， 将利用摄像头获取果树的图像信息，并结合图像识别技术识别果实，将果实区域识别并定位出来，进一步将果实的位置信息上报给机器人。机器人将根据此位置信息，生成机械臂动作位姿，并控制机械臂完成采摘功能。

机器人采摘

（四）自动机器人的智能控制系统

设计一套智能控制系统，完成对机器人的调度控制。用户可以通过客户端远程连接到该系统，并实现将控制指令下达给该控制系统。控制系统收到用户指令后将自动做出对设备的控制。

三、建设成效

（一）拟取得建设成果

1. 研发生产智能种植机器人

通过学研结合、产研一体的模式，建立现代智慧农场全程自动化机器人作业技术规程，以自主可控的模型算法和人工智能实现技术、物联网、5G 为基础，持续完善生产智能种植类机器人的研发。

2. 实现种植全过程自动化操作

提升智能型种植机器人对环境的适应能力，通过不断实验和改进，提高智能种植机器人的自动化和智能水平，形成播种、施肥、灌溉和采摘全过程、自动化的农业种植生产新方式。

3、打造本市首个智能化智慧种植园

通过物流网络、5G 网络、遥感系统，将智能机器人生产环节数据连接。基于人工智能的智慧种植园是建立在数字农业的基础上，充分利用云计算和人工智能、物联网技术，实现农业种植业实时信息采集和设备互联，加强智能化信息管理服务，最终达到最优生产、无人干预、效益最佳、动态平衡的目标，打造上海市首个实现无人化、智能化、现代化的智慧种植园。

4、探索种植业生产、经营和管理的智慧型新模式

加强对生产经营管理活动的深入探索，不断优化丰富云平台功能，持续提升种植机器人智能化和自动化水平，点甜农业合作社以农业智能化、智慧化和现代化为目标，以实现中国农业强国为梦想，努力探索种植业生产、经营和管理的智慧型新模式，为中国农业现代化目标的实现做出努力。

（二）经济效益

1、直接的经济效益

平台的建成将形成现代智慧农场全程自动化机器人作业技术规程，其技术成果在现代农业智慧和智能化推进进程中具有一定示范作用，通过全程自动化应用，较于使用机器人作业应用前减少农业种植人工投入 85%；同时，项目的推广和应用的实现，对社会农业发展和农业经济效益的提升有着重要意义，成套智能化种植业播种、施肥、灌溉、采摘系统销售，会带来巨大销售利润，预计年销售 10-30 台，年销售额 1000-3000 万元。

2、间接的经济收益

通过该场景的示范应用，既能吸引都市农业观光者到点甜农场游览观光，体验智慧化建设成果，又能带动周边农业种植户和合作社农产品的销售、农村特色产品服务，拉动城区经济发展。这一效果除了可以优化和活跃点甜合作社生活生产环境，还非常有利于提高土地、建筑等各种资源的利用率，使合作社可以实现更大的开发价值，估计带动间接经济收入 2000 万元。

3、增值服务

该场景的建设，还可以为农场提供其他增值服务，如专业研究服务、技术转移服务等未来都可以进行进一步的产业化，直接产生经济效益，实现园区自身增值服务的造血功能。同时通过对于合作社的深入评估可以及时准确的发现投资机会，合作社通过投资早期潜力项目可以获得巨大的经济价值。