甘蓝的机械化收获技术的研究发展,至今已有70余年的历史。1931年,前苏联率先研制成功世界上第一台甘蓝收获机，但由于种种原因推广应用进展非常缓慢。20世纪60年代后,美国、加拿大、日本等发达国家都先后研制出了一次型甘蓝收获机，但都没有用在鲜售甘蓝的收获上。20世纪80年代以来，日本和台湾地区的农业结构和市场需求发生了重大变化，进一步加速了甘蓝等结球类叶菜收获机的研制。研究方向大致分为三类：一是小型单行一次性收获，二是与拖拉机及其挂车配套的大型多行联合一次性收获。以上两种机型,由于一次性收获的缺陷和损失、损伤等问题,在鲜售蔬菜的收获上应用还不广泛，大多停留在加工用甘蓝的收获方面。三是多次选择式机器人收获机，这种机型目前还处在试验研究阶段。
2020年6月29日，国家大宗蔬菜产业技术体系智能化管理岗位科学家吴华瑞研究员及其科研团队在小汤山国家精准农业研究示范基地开展了露地甘蓝无人化采收作业，作业过程通过网络平台进行了全程直播。至此，团队成功实现了露地甘蓝耕整地、起垄/移栽、水肥灌溉、植保打药和采收的全程智能化无人作业，蔬菜生产管理智能化程度处于全国领先水平。
收获一直是蔬菜生产智能化管理的难点环节，在技术上对精准识别、智能定位等均有很高的要求，同时农机、农具、农艺、作业等的匹配度也是决定智能化收获的关键因素。团队通过集成农机自主导航、轨迹监测、机器视觉、柔性感应等先进技术，以起垄、移栽轨迹数据为作业底数，利用自主导航和轨迹实时监测实现甘蓝采收的精准对行，通过柔性感应技术实现甘蓝球体大小自动识别和采收履带宽度的动态调整，防止由于甘蓝大小不一造成的采收障碍，利用机器视觉技术实现漏采甘蓝的快速识别，为作业过程中农机具性能调优提供支撑。作业现场无人驾驶拖拉机带动甘蓝自动收获机精准对行，一排排甘蓝依次准确进入自动收获机的采集器中，由高速旋转的割刀将甘蓝的根部切断，割下的甘蓝由升运装置、传送带直接采收入筐。传送带两侧还可以配备2-3名操作人员，直接切除甘蓝外部烂叶、虫害叶，使得入筐甘蓝满足商品化要求。
此次团队无人化采收作业单行收获时间约6.5分钟（长度83.7米），考虑转弯与套耕行进时间，平均单行作业时间10-12分钟，约40分钟即可完成1亩甘蓝收获，每天可以收获10-15亩，相较人工采收作业人均1亩/天，极大提高了作业效率，降低了劳动强度，改善了工作环境，节省了人力成本，提高了蔬菜收获的成品率，对于规模化种植效益提升明显。
此次甘蓝无人化采收作业的成功为实现甘蓝全程智能化无人作业又迈出了坚实一步，后续将逐步研究克服甘蓝商品化自动处理、单次作业行数少等技术难题，并逐步在其他品种实现推广，助推我国蔬菜产业智能化、现代化转型升级。
相关专家简介：
吴华瑞，男，博士，北京农业信息技术研究中心副主任，大数据智能部（数字乡村部）主任，研究员，大宗蔬菜产业技术体系智能化管理岗位科学家、农业农村部“全国农业科教云平台”首席专家、农业部农业信息软硬件产品质量检测重点实验室副主任、中国人工智能学会理事、国家大宗蔬菜产业体系岗位科学家、科技部数字乡村领域技术预测专家组长、国家自然基金项目评审专家。围绕农业智能系统与无线传感器网络技术开展多学科交叉研究，重点在智能农业中无线传输网络核心理论、农业大数据智能服务、农业复杂云平台构建与应用等方面取得多项科研成果，达到国际先进水平。先后主持国家与省部级项目75项，在农业物联网性能优化控制理论研究方面，实现了精准监测、稳定传输、智能调控的智慧生产技术体系，成功推广31万亩；在数字乡村建设方面，突破了村镇“三网融合”网络接入、科技服务信息网络采集、多源数据整合与更新、复杂场景多维建模与表达、新农村建设综合信息服务平台等关键技术，在全国建立了100多个安居、兴业、惠民等村镇数字家园示范样板，创新了数字乡村多样化发展模式；在中国农技推广信息平台创建方面，研究了“互联网+”生态框架模型与大数据理论，构建了农技员-经营主体-农民协作知识社区，创新了效能驱动的线上线下农技协同推广机制，全国一线农技员基本全部上线，切实解决了农民问问题难、找专家难、学知识难等难题，为北京市及全国现代农业发展提供了有效科技支撑。先后获得北京市科技新星、北京市优秀人才、北京市优秀青年知识分子等荣誉称号；院“农业智能系统”、“农业信息化标准研究”创新团队首席专家；获得国家科技进步奖二等奖1项，省部级科技奖励8项，制定地方标准1项，授权发明专利34项、软著193项，发表论文280多篇（SCI 18篇、EI 120篇），合著出版著作5部，研究成果在我国28个省市得到推广应用，取得显著社会经济效益。