甘藍的機械化收獲技術(shù)的研究發(fā)展,至今已有70余年的歷史。1931年,前蘇聯(lián)率先研制成功世界上第一臺甘藍收獲機，但由于種種原因推廣應用進展非常緩慢。20世紀60年代后,美國、加拿大、日本等發(fā)達國家都先后研制出了一次型甘藍收獲機，但都沒有用在鮮售甘藍的收獲上。20世紀80年代以來，日本和臺灣地區(qū)的農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)和市場需求發(fā)生了重大變化，進一步加速了甘藍等結(jié)球類葉菜收獲機的研制。研究方向大致分為三類：一是小型單行一次性收獲，二是與拖拉機及其掛車配套的大型多行聯(lián)合一次性收獲。以上兩種機型,由于一次性收獲的缺陷和損失、損傷等問題,在鮮售蔬菜的收獲上應用還不廣泛，大多停留在加工用甘藍的收獲方面。三是多次選擇式機器人收獲機，這種機型目前還處在試驗研究階段。
2020年6月29日，國家大宗蔬菜產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系智能化管理崗位科學家吳華瑞研究員及其科研團隊在小湯山國家精準農(nóng)業(yè)研究示范基地開展了露地甘藍無人化采收作業(yè)，作業(yè)過程通過網(wǎng)絡平臺進行了全程直播。至此，團隊成功實現(xiàn)了露地甘藍耕整地、起壟/移栽、水肥灌溉、植保打藥和采收的全程智能化無人作業(yè)，蔬菜生產(chǎn)管理智能化程度處于全國領(lǐng)先水平。
收獲一直是蔬菜生產(chǎn)智能化管理的難點環(huán)節(jié)，在技術(shù)上對精準識別、智能定位等均有很高的要求，同時農(nóng)機、農(nóng)具、農(nóng)藝、作業(yè)等的匹配度也是決定智能化收獲的關(guān)鍵因素。團隊通過集成農(nóng)機自主導航、軌跡監(jiān)測、機器視覺、柔性感應等先進技術(shù)，以起壟、移栽軌跡數(shù)據(jù)為作業(yè)底數(shù)，利用自主導航和軌跡實時監(jiān)測實現(xiàn)甘藍采收的精準對行，通過柔性感應技術(shù)實現(xiàn)甘藍球體大小自動識別和采收履帶寬度的動態(tài)調(diào)整，防止由于甘藍大小不一造成的采收障礙，利用機器視覺技術(shù)實現(xiàn)漏采甘藍的快速識別，為作業(yè)過程中農(nóng)機具性能調(diào)優(yōu)提供支撐。作業(yè)現(xiàn)場無人駕駛拖拉機帶動甘藍自動收獲機精準對行，一排排甘藍依次準確進入自動收獲機的采集器中，由高速旋轉(zhuǎn)的割刀將甘藍的根部切斷，割下的甘藍由升運裝置、傳送帶直接采收入筐。傳送帶兩側(cè)還可以配備2-3名操作人員，直接切除甘藍外部爛葉、蟲害葉，使得入筐甘藍滿足商品化要求。
此次團隊無人化采收作業(yè)單行收獲時間約6.5分鐘（長度83.7米），考慮轉(zhuǎn)彎與套耕行進時間，平均單行作業(yè)時間10-12分鐘，約40分鐘即可完成1畝甘藍收獲，每天可以收獲10-15畝，相較人工采收作業(yè)人均1畝/天，極大提高了作業(yè)效率，降低了勞動強度，改善了工作環(huán)境，節(jié)省了人力成本，提高了蔬菜收獲的成品率，對于規(guī)?；N植效益提升明顯。
此次甘藍無人化采收作業(yè)的成功為實現(xiàn)甘藍全程智能化無人作業(yè)又邁出了堅實一步，后續(xù)將逐步研究克服甘藍商品化自動處理、單次作業(yè)行數(shù)少等技術(shù)難題，并逐步在其他品種實現(xiàn)推廣，助推我國蔬菜產(chǎn)業(yè)智能化、現(xiàn)代化轉(zhuǎn)型升級。
相關(guān)專家簡介：
吳華瑞，男，博士，北京農(nóng)業(yè)信息技術(shù)研究中心副主任，大數(shù)據(jù)智能部（數(shù)字鄉(xiāng)村部）主任，研究員，大宗蔬菜產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系智能化管理崗位科學家、農(nóng)業(yè)農(nóng)村部“全國農(nóng)業(yè)科教云平臺”首席專家、農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)信息軟硬件產(chǎn)品質(zhì)量檢測重點實驗室副主任、中國人工智能學會理事、國家大宗蔬菜產(chǎn)業(yè)體系崗位科學家、科技部數(shù)字鄉(xiāng)村領(lǐng)域技術(shù)預測專家組長、國家自然基金項目評審專家。圍繞農(nóng)業(yè)智能系統(tǒng)與無線傳感器網(wǎng)絡技術(shù)開展多學科交叉研究，重點在智能農(nóng)業(yè)中無線傳輸網(wǎng)絡核心理論、農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)智能服務、農(nóng)業(yè)復雜云平臺構(gòu)建與應用等方面取得多項科研成果，達到國際先進水平。先后主持國家與省部級項目75項，在農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)性能優(yōu)化控制理論研究方面，實現(xiàn)了精準監(jiān)測、穩(wěn)定傳輸、智能調(diào)控的智慧生產(chǎn)技術(shù)體系，成功推廣31萬畝；在數(shù)字鄉(xiāng)村建設(shè)方面，突破了村鎮(zhèn)“三網(wǎng)融合”網(wǎng)絡接入、科技服務信息網(wǎng)絡采集、多源數(shù)據(jù)整合與更新、復雜場景多維建模與表達、新農(nóng)村建設(shè)綜合信息服務平臺等關(guān)鍵技術(shù)，在全國建立了100多個安居、興業(yè)、惠民等村鎮(zhèn)數(shù)字家園示范樣板，創(chuàng)新了數(shù)字鄉(xiāng)村多樣化發(fā)展模式；在中國農(nóng)技推廣信息平臺創(chuàng)建方面，研究了“互聯(lián)網(wǎng)+”生態(tài)框架模型與大數(shù)據(jù)理論，構(gòu)建了農(nóng)技員-經(jīng)營主體-農(nóng)民協(xié)作知識社區(qū)，創(chuàng)新了效能驅(qū)動的線上線下農(nóng)技協(xié)同推廣機制，全國一線農(nóng)技員基本全部上線，切實解決了農(nóng)民問問題難、找專家難、學知識難等難題，為北京市及全國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展提供了有效科技支撐。先后獲得北京市科技新星、北京市優(yōu)秀人才、北京市優(yōu)秀青年知識分子等榮譽稱號；院“農(nóng)業(yè)智能系統(tǒng)”、“農(nóng)業(yè)信息化標準研究”創(chuàng)新團隊首席專家；獲得國家科技進步獎二等獎1項，省部級科技獎勵8項，制定地方標準1項，授權(quán)發(fā)明專利34項、軟著193項，發(fā)表論文280多篇（SCI 18篇、EI 120篇），合著出版著作5部，研究成果在我國28個省市得到推廣應用，取得顯著社會經(jīng)濟效益。