为应对日益严峻的农业从业人员减少和高龄化问题，2019年9月19日，日本露天蔬菜生产自动化协会在北海道河东郡鹿追镇利用人工智能（AI）技术和卫星定位系统（GPS）进行了包菜、洋葱等露地蔬菜自动化收获和搬运作业的试验演示，同场演示还包括叉车自动装货、无人机自动施药等作业。本次演示来源于“人工智能未来农业创造项目”，项目组除立命馆大学、北海道农研所和鹿追镇农协等科研单位以外，还包括洋马农机、OSADA农机、训子府机械工业、Enroute农机、丰田自动织机、长田电机、卫星网络等企业，其中，立命馆大学负责AI技术开发，洋马公司负责研究拖拉机自动并行基盘技术，OSADA公司负责研发包菜收获机，训子府机械工业负责研发洋葱收获机，Enroute公司负责研发无人植保机和摄影无人机。
包菜收获机由立命馆大学和北海道富良野市的OSADA农机公司合作开发。由于普通乘坐式收获机对割台的位置调节要求较高，本项目研发的自动收获机配备了人工智能（AI）技术，割台上方的摄像头能够识别并检测出包菜位置，反馈给机器进行割台位置的调节。收获作业时，自动收获机通过多个摄像头感应到包菜根部位置、田垄位置、地面高度等，AI自动对这些数据进行分析，自动调整割台位置，包菜被运送到机器上方，作业人员除去外叶后转入货箱中（自动除外叶技术也在进行研究中）。货箱装满后，自动搬运台车靠近与收获机对接，装载货箱，装满货箱的台车会自动移动到农场外的要求位置，然后交接给自动叉车，自动叉车装到货车，搬运到集中出货场所。
自动叉车由立命馆大学和丰田自动织机公司合作开发。其根据在农场周边进行装货作业与集中出货场所的不同，配备了CNSS和感应器，应用自动驾驶技术，通过大量的激光传感器避开障碍物。在演示中，叉车靠近装有包菜的货箱时，通过识别张贴在货箱上的图像标识，铲入叉子抬起货箱后将其装入卡车。
洋葱收获机及拖拉机自动伴走装载系统由立命馆大学和北海道训子府机械工业公司合作开发，该机器以摄像机捕捉到的画面为基础，通过AI技术探测洋葱位置，收起后运送到收获机上部，由作业人员手动去除土块、石子后通过皮带被运送至与收获机并行的拖拉机牵引货箱内。自动伴走的拖拉机通过GPS和基站获取正确位置，实现与收获机并行伴走。未来洋葱收获机还会增加自动清除土块、石子、杂草等功能，真正实现无人化作业。
此外，制造并销售农用植保无人机的Enroute公司还具体演示了机体倾斜喷雾喷嘴扔朝下的无人机开发情况。
上述包菜自动收获、洋葱自动收获和自动伴走、自动搬运、自动叉车和农用植保无人机等技术目标是2023年实现实用化。届时，包菜收获速度达到0.2m/s，切断性能超越人工，导入成本约为1900万日元，维持管理成本约为10~30万日元/年；洋葱收获机性能与包菜收获机一致，导入成本约为900万日元，维持理成本约为5~20万日元/年；植保无人机可实现精密喷洒，装在10kg药剂在风速5m/s以内，达到喷洒偏差±187.5px的精度等等。
当前，我国蔬菜供求基本平衡，但是在刚性需求不断增长、城郊基地陆续减少、高素质劳动力逐渐流失的三重压力之下，保障蔬菜生产产量增加、质量安全、价格稳定的难度越来越大，用工贵、用工难的问题在蔬菜生产中也更加突显。日本在自然条件、地形与土地分布、农业发展环境等方面都与中国极为相似。自20世纪50年代起，日本政府采取了一系列措施，促进了蔬菜生产机械化的快速发展，同时起到了降低成本、提高生产效率、减少对人工的依赖等作用，成效显著。因此，剖析日本蔬菜生产机械化的发展模式，汲取其成功经验，对中国蔬菜生产机械化事业的发展起到很好的促进作用。
来源：中国蔬菜协会机械化分会
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