機(jī)器人和寄生蜂在有機(jī)農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用

可持續(xù)發(fā)展在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域有著悠久的傳統(tǒng)，其中一個(gè)典型例子是有機(jī)作物保護(hù)。幾十年來，農(nóng)業(yè)專家一直在思考如何利用大自然以溫和有效的方式保護(hù)農(nóng)作物。有益生物就是其中一種解決方案。作為害蟲的天敵，有益生物可以專門用來消滅害蟲。寄生蜂(甘藍(lán)夜蛾赤眼蜂)就是一種特別有效的有益生物。雌性寄生蜂將卵產(chǎn)在其他生物體內(nèi)，從而在早期階段就消滅害蟲。寄生蜂對農(nóng)民來說非常重要，其中一個(gè)原因是它能控制歐洲玉米螟(拉丁文名稱：Ostrinia nubilalis)的數(shù)量。這是一種螟蛾害蟲，它的幼蟲每年能摧毀世界上約 4% 的玉米作物。

BIOCARE Gesellschaft für biologische Schutzmittel mbH是一家總部位于德國下薩克森州達(dá)瑟爾鎮(zhèn)(Dassel)的中小型企業(yè)。它是有機(jī)作物保護(hù)領(lǐng)域的先驅(qū)，尤其在提供與寄生蜂相關(guān)的解決方案上更是首屈一指。隨著可持續(xù)農(nóng)業(yè)成為當(dāng)下的熱門話題，用戶對他們的產(chǎn)品需求日益增長，因此 BIOCARE 公司急需擴(kuò)大產(chǎn)能。為了更好地生產(chǎn)釋放寄生蜂的特殊膠囊，這家公司向 item pluspartner 網(wǎng)絡(luò)成員 ibk IngenieurConsult GmbH 公司尋求幫助。他們?yōu)檫@些有益生物創(chuàng)建了一個(gè)由兩部分組成的自動(dòng)膠囊包裝系統(tǒng)。今天的文章將重點(diǎn)介紹該系統(tǒng)的第一個(gè)工作站，因?yàn)樗膬刹糠侄际褂昧?item 的型材技術(shù)。

01 可持續(xù)作物保護(hù)——尋找自動(dòng)化技術(shù)合作伙伴

BIOCARE 公司一開始覺得機(jī)器人解決方案對于一家中小型企業(yè)來說規(guī)模過于龐大?！暗液芸炀透淖兞讼敕?。一方面我們有能力承擔(dān)這項(xiàng)投資，另一方面我們獲得的支持與以往從機(jī)器制造商那里獲得的完全不同。簡單地說，ibk 公司會(huì)為我們提供一切——從概念設(shè)計(jì)到現(xiàn)場實(shí)施，他們面面俱到?！?Sebastian Beitzen-Heineke 說道。這家公司由他的父親在 1995 年創(chuàng)立，目前他和他的妹妹 Elisa Beitzen-Heineke 一起經(jīng)營。他的話準(zhǔn)確概括了 ibk IngenieurConsult GmbH 提供的廣泛支持。

我們也越來越重視利用我們豐富的自動(dòng)化技術(shù)專業(yè)知識(shí)為中小型企業(yè)服務(wù)。

ibk IngenieurConsult GmbH 是 item pluspartner 網(wǎng)絡(luò)的一員，致力于工廠設(shè)備工程的規(guī)劃、模擬和設(shè)計(jì)以及工裝夾具的制造。它的產(chǎn)品主要面向汽車、飛機(jī)制造以及專業(yè)機(jī)械工程領(lǐng)域。2011 年，它設(shè)立了ibk IndustrieService GmbH，主要從事工裝夾具和工具以及原型的小批量生產(chǎn)。至此，ibk 公司不但在汽車行業(yè)十分活躍，還保持強(qiáng)勁的增長勢頭。近年來，公司越來越重視對中小型企業(yè)的支持?！拔覀円苍絹碓街匾暲梦覀冐S富的自動(dòng)化技術(shù)專業(yè)知識(shí)為中小型企業(yè)服務(wù)，尤其是本地區(qū)的中小型企業(yè)。” 技術(shù)銷售主管 Michael Becker 解釋說。

02 巧用自然規(guī)律并借助先進(jìn)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)害蟲防治

現(xiàn)在，我們來說說用新系統(tǒng)自動(dòng)包裝技術(shù)生產(chǎn)的產(chǎn)品。BIOCARE 公司生產(chǎn)的 TRICHOSAFE? 膠囊球包含已被寄生蜂寄生的麥蛾(拉丁文名稱：Sitotroga cerealella)的卵以及未被寄生的寄主的卵。它們要經(jīng)過六個(gè)孵化高峰，持續(xù)時(shí)間長達(dá)三周。在這個(gè)過程中，歐洲玉米螟的卵逐漸被侵染。由紙漿制成的紙板包裝主要有兩個(gè)用途——這種材料在田間可以完全生物降解，還能保護(hù)寄生蜂免受惡劣天氣和卵類捕食者的侵害。“簡單來說，紙板包裝能為有益生物提供有效保護(hù)，確保它們順利孵化，并提高寄生率?！?Becker 解釋說。在世界上的部分地區(qū)，被寄生蜂寄生的寄主的卵仍然采用人工釋放。但如果沒有保護(hù)措施，卵的損失率很高。很顯然，這家家族企業(yè)提供的解決方案具有很大的優(yōu)勢。

BIOCARE 公司生產(chǎn)的控制歐洲玉米螟的專利膠囊既可人工釋放，也可通過空中機(jī)器人(比如多旋翼機(jī)和無人機(jī))或膠囊散布機(jī)來釋放。

BIOCARE 公司生產(chǎn)的控制歐洲玉米螟蟲的專利膠囊既可人工釋放，也可通過空中機(jī)器人(比如多旋翼機(jī)和無人機(jī))或膠囊散布機(jī)來釋放。我們也可以使用 TRICHOSAFE? 卵卡或?qū)⑺鳛轭~外的解決方案。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，生產(chǎn)有益生物膠囊球時(shí)，質(zhì)量是最關(guān)鍵的。而要確保質(zhì)量，首先要在紙板上打孔，每張紙板要有 200 個(gè)半球形孔。然后將兩張紙板粘合在一起生產(chǎn)膠囊，膠囊中裝滿卵后再?zèng)_壓出來。以前，我們用針板在半球上穿孔。但是這種方法容量有限，而且孔的邊緣也參差不齊，一旦下雨就會(huì)堵住。

現(xiàn)在我們用激光在紙板上打孔(右下)，然后寄生蜂就能穿過這些孔。

03 適用于農(nóng)業(yè)的寄生蜂自動(dòng)包裝系統(tǒng)

位于系統(tǒng)中心的是 Trotec Laser Gmbh 的激光單元，它承擔(dān)著打孔的任務(wù)，而且尺寸可以靈活準(zhǔn)確地定制。系統(tǒng)的框架和護(hù)罩則使用 item 的型材技術(shù)。激光單元的正前方是卡索機(jī)器人公司(Kassow Robots)的七軸協(xié)作型機(jī)器人。紙板的供應(yīng)則通過 item 型材技術(shù)搭建的三輛推車來完成，這些推車通過入口從外部接觸工作站。此外，還有一輛空推車在一旁隨時(shí)待命。整個(gè)生產(chǎn)過程從一輛裝滿紙板的推車開始。首先，機(jī)器人從推車中拿出未加工的紙板，然后放到激光單元的下方?！巴ㄟ^施邁茨公司(Schmalz)提供的雙抓手，機(jī)器人先拿起剛加工過的紙板，旋轉(zhuǎn) 180° 后，再放下尚未打孔的紙板。” Becker 解釋說。

在包裝系統(tǒng)的第二個(gè)工作站，我們要完成更多的自動(dòng)化過程——比如在半球孔內(nèi)填充有益生物的卵、將兩張紙板粘合，以及最后沖壓出膠囊球。

將加工過的紙板放入下一輛推車后，機(jī)器人開始重復(fù)下一個(gè)過程。一般來說，加工完所有的紙板大約需要四個(gè)小時(shí)。接著，我們用 Wenglor Sensoric Group 的傳感器對當(dāng)前的堆高進(jìn)行檢測。雖然系統(tǒng)安裝了 item 零部件搭建的門，但它只在開展清潔工作和激光調(diào)整時(shí)才打開。而且只有在輪班開始時(shí)，我們才需要準(zhǔn)備三輛推車?！斑@為我們開展更重要的工作贏得了時(shí)間?！?Sebastian Beitzen-Heineke 表示。目前，包裝系統(tǒng)的第二個(gè)工作站正處于完工階段。在這里，我們要完成更多的自動(dòng)化過程——比如在半球孔內(nèi)填充有益生物的卵、將兩張紙板粘合，以及最后沖壓出膠囊球。

* 機(jī)器人的雙抓手縮短了紙板加工的周期時(shí)間——協(xié)作型機(jī)器人拿出激光打孔后的紙板，旋轉(zhuǎn) 180° 后，立刻插入下一張尚未打孔的紙板。

04 有機(jī)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域值得信賴的合作伙伴

二十年來，ibk IngenieurConsult GmbH 對 item 型材技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)了如指掌，尤其是它在汽車行業(yè)的客戶更是對 item 贊不絕口。在這次的項(xiàng)目中，item 型材的優(yōu)勢再一次展露無遺，包括型材輕質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)。用來運(yùn)輸紙板的推車重量很輕，在搬運(yùn)和移動(dòng)時(shí)非常方便。Becker 還強(qiáng)調(diào)，item 產(chǎn)品的模塊化設(shè)計(jì)是一大亮點(diǎn)：“靈活性是 item 產(chǎn)品的一大優(yōu)勢，你可以創(chuàng)建任何你想要的設(shè)計(jì)方案。如果需要增加設(shè)計(jì)或客戶想要修改設(shè)計(jì)，也可以輕松調(diào)整現(xiàn)有設(shè)計(jì)，不用從頭再來?！?/P>

從專業(yè)設(shè)備的概念設(shè)計(jì)開始，整個(gè)系統(tǒng)規(guī)劃為我省去了很多工作。

雙方都愿意進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，這是項(xiàng)目成功的關(guān)鍵。ibk 公司有自己的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室，可以用 3D 打印機(jī)制作的虛擬寄生卵進(jìn)行基本的測試。通過實(shí)驗(yàn)，ibk 公司對系統(tǒng)過程的可靠性進(jìn)行了測試。是否接受訂單也取決于試運(yùn)行能否成功。由于 ibk IngenieurConsult GmbH 和 item Industrietechnik GmbH 都堅(jiān)持為客戶提供最高的品質(zhì)，兩家公司一拍即合。正如 BIOCARE 公司的總經(jīng)理所言：“從專業(yè)設(shè)備的概念設(shè)計(jì)開始，整個(gè)系統(tǒng)規(guī)劃為我省去了很多工作?！?/P>

* BIOCARE 公司的總經(jīng)理 Sebastian Beitzen-Heineke 正在查看 ibk IngenieurConsult GmbH 提供的包裝系統(tǒng)。使用這個(gè)系統(tǒng)，寄生蜂可以更好地用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。即使從遠(yuǎn)處看，item 標(biāo)志性的設(shè)計(jì)風(fēng)格也非常明顯。

（轉(zhuǎn)載）