日本地處東亞，在農(nóng)作物栽培方面與中國有眾多共同之處，既有北海道地區(qū)的大田農(nóng)業(yè)，也有精細化稻田、設(shè)施農(nóng)業(yè)，甚至熱帶農(nóng)業(yè)。設(shè)施農(nóng)業(yè)裝備可以分為種苗前處理裝備、播種裝備、嫁接裝備、移栽裝備、設(shè)施環(huán)境控制裝備、作物調(diào)整和授粉裝備、植物保護裝備、作物采收裝備等。設(shè)施農(nóng)業(yè)智能采收裝備是指在設(shè)施農(nóng)業(yè)環(huán)境條件下進行采摘收獲的自動化、智能化農(nóng)業(yè)裝備，可以保證設(shè)施農(nóng)業(yè)環(huán)境下的穩(wěn)定高品質(zhì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)作業(yè)。

日本松下公司開發(fā)出一款番茄采摘機器人，搭載其自產(chǎn)的圖像傳感器，能夠?qū)崿F(xiàn)番茄的無人采摘。現(xiàn)已在日本農(nóng)戶進行試用，松下希望進一步提高傳感器性能，最終實現(xiàn)商品化，并計劃在本公司的植物工廠內(nèi)使用這款采摘機器人。

據(jù)報道，該番茄采摘機器人使用的小型鏡頭能夠拍攝7萬像素以上的彩色圖像。首先通過圖像傳感器檢測出紅色的成熟番茄，之后對形狀和位置進行精準定位。機器人只會拉拽菜蒂部分，而不會損傷果實。在夜間等無人的時間也可進行作業(yè)。視覺系統(tǒng)還可以根據(jù)番茄顏色判斷成熟度等外表品質(zhì)信息。單個溫室內(nèi)每年總工作時間約為160,000 h，其中35,000~60,000 h用于采摘。該機器人的引入，一年可以減少約20%的番茄種植溫室人工作業(yè)時間，目前已成功在多個溫室作業(yè)。

采摘籃裝滿后，通過無線通信技術(shù)通知機器人自動更換空籃子。番茄的收獲和質(zhì)量可以通過數(shù)據(jù)管理，更容易制定采摘計劃。在開發(fā)中采摘一個番茄大約需要20秒，松下未來將進一步提高傳感器性能，采摘速度預(yù)計將提高到6秒。

因此松下設(shè)計的番茄采摘機器人，強調(diào)用2臺相機分別進行影像識別，從遠距離確定有沒有果實，以及從近距離確定果實是否已成熟到可采摘的水平，然后才將機械手臂伸到可采摘果實附近，不用刀具把果實扯下后，讓西紅柿掉到底下準備好的籃子中。

技術(shù)說起來雖然簡單，但實際上枝葉遮蔽西紅柿，讓攝影機沒看到，或是看到西紅柿后摘下的卻是擋路的樹枝樹葉等問題，發(fā)生次數(shù)并不少，這些都需要在應(yīng)用AI學習的同時，進行軟件以及硬件的改進。

在改進成果方面，據(jù)悉，已經(jīng)做到平均15秒完成識別與采收操作的水平，而采摘成功率也已有50~60%，其中采到未成熟果實的狀況已減少，而且這臺采摘機器人的電力與系統(tǒng)穩(wěn)定度，能持續(xù)工作5個小時。

番茄由于其種植面積大，采收時間長，吸引了眾多研究機構(gòu)參與研發(fā)，并由企業(yè)推出了商業(yè)化產(chǎn)品。高校針對科學問題的研究主要集中于使用新型消費級深度相機，如Intel Realsense系列相機，通過建立空間模型識別番茄簇的采收點位。此外，企業(yè)側(cè)重于在保持現(xiàn)有工作效率的基礎(chǔ)上，通過優(yōu)化采收機器人的五大模塊降低單臺采收機器人的成本，讓更多農(nóng)民可以接收采收機器人的價格成本。