机器人和寄生蜂在有机农业中的应用

可持续发展在农业领域有着悠久的传统，其中一个典型例子是有机作物保护。几十年来，农业专家一直在思考如何利用大自然以温和有效的方式保护农作物。有益生物就是其中一种解决方案。作为害虫的天敌，有益生物可以专门用来消灭害虫。寄生蜂(甘蓝夜蛾赤眼蜂)就是一种特别有效的有益生物。雌性寄生蜂将卵产在其他生物体内，从而在早期阶段就消灭害虫。寄生蜂对农民来说非常重要，其中一个原因是它能控制欧洲玉米螟(拉丁文名称：Ostrinia nubilalis)的数量。这是一种螟蛾害虫，它的幼虫每年能摧毁世界上约 4% 的玉米作物。

BIOCARE Gesellschaft für biologische Schutzmittel mbH是一家总部位于德国下萨克森州达瑟尔镇(Dassel)的中小型企业。它是有机作物保护领域的先驱，尤其在提供与寄生蜂相关的解决方案上更是首屈一指。随着可持续农业成为当下的热门话题，用户对他们的产品需求日益增长，因此 BIOCARE 公司急需扩大产能。为了更好地生产释放寄生蜂的特殊胶囊，这家公司向 item pluspartner 网络成员 ibk IngenieurConsult GmbH 公司寻求帮助。他们为这些有益生物创建了一个由两部分组成的自动胶囊包装系统。今天的文章将重点介绍该系统的第一个工作站，因为它的两部分都使用了 item 的型材技术。

01 可持续作物保护——寻找自动化技术合作伙伴

BIOCARE 公司一开始觉得机器人解决方案对于一家中小型企业来说规模过于庞大。“但我很快就改变了想法。一方面我们有能力承担这项投资，另一方面我们获得的支持与以往从机器制造商那里获得的完全不同。简单地说，ibk 公司会为我们提供一切——从概念设计到现场实施，他们面面俱到。” Sebastian Beitzen-Heineke 说道。这家公司由他的父亲在 1995 年创立，目前他和他的妹妹 Elisa Beitzen-Heineke 一起经营。他的话准确概括了 ibk IngenieurConsult GmbH 提供的广泛支持。

我们也越来越重视利用我们丰富的自动化技术专业知识为中小型企业服务。

ibk IngenieurConsult GmbH 是 item pluspartner 网络的一员，致力于工厂设备工程的规划、模拟和设计以及工装夹具的制造。它的产品主要面向汽车、飞机制造以及专业机械工程领域。2011 年，它设立了ibk IndustrieService GmbH，主要从事工装夹具和工具以及原型的小批量生产。至此，ibk 公司不但在汽车行业十分活跃，还保持强劲的增长势头。近年来，公司越来越重视对中小型企业的支持。“我们也越来越重视利用我们丰富的自动化技术专业知识为中小型企业服务，尤其是本地区的中小型企业。” 技术销售主管 Michael Becker 解释说。

02 巧用自然规律并借助先进的技术实现害虫防治

现在，我们来说说用新系统自动包装技术生产的产品。BIOCARE 公司生产的 TRICHOSAFE? 胶囊球包含已被寄生蜂寄生的麦蛾(拉丁文名称：Sitotroga cerealella)的卵以及未被寄生的寄主的卵。它们要经过六个孵化高峰，持续时间长达三周。在这个过程中，欧洲玉米螟的卵逐渐被侵染。由纸浆制成的纸板包装主要有两个用途——这种材料在田间可以完全生物降解，还能保护寄生蜂免受恶劣天气和卵类捕食者的侵害。“简单来说，纸板包装能为有益生物提供有效保护，确保它们顺利孵化，并提高寄生率。” Becker 解释说。在世界上的部分地区，被寄生蜂寄生的寄主的卵仍然采用人工释放。但如果没有保护措施，卵的损失率很高。很显然，这家家族企业提供的解决方案具有很大的优势。

BIOCARE 公司生产的控制欧洲玉米螟的专利胶囊既可人工释放，也可通过空中机器人(比如多旋翼机和无人机)或胶囊散布机来释放。

BIOCARE 公司生产的控制欧洲玉米螟虫的专利胶囊既可人工释放，也可通过空中机器人(比如多旋翼机和无人机)或胶囊散布机来释放。我们也可以使用 TRICHOSAFE? 卵卡或将它作为额外的解决方案。实验结果表明，生产有益生物胶囊球时，质量是最关键的。而要确保质量，首先要在纸板上打孔，每张纸板要有 200 个半球形孔。然后将两张纸板粘合在一起生产胶囊，胶囊中装满卵后再冲压出来。以前，我们用针板在半球上穿孔。但是这种方法容量有限，而且孔的边缘也参差不齐，一旦下雨就会堵住。

现在我们用激光在纸板上打孔(右下)，然后寄生蜂就能穿过这些孔。

03 适用于农业的寄生蜂自动包装系统

位于系统中心的是 Trotec Laser Gmbh 的激光单元，它承担着打孔的任务，而且尺寸可以灵活准确地定制。系统的框架和护罩则使用 item 的型材技术。激光单元的正前方是卡索机器人公司(Kassow Robots)的七轴协作型机器人。纸板的供应则通过 item 型材技术搭建的三辆推车来完成，这些推车通过入口从外部接触工作站。此外，还有一辆空推车在一旁随时待命。整个生产过程从一辆装满纸板的推车开始。首先，机器人从推车中拿出未加工的纸板，然后放到激光单元的下方。“通过施迈茨公司(Schmalz)提供的双抓手，机器人先拿起刚加工过的纸板，旋转 180° 后，再放下尚未打孔的纸板。” Becker 解释说。

在包装系统的第二个工作站，我们要完成更多的自动化过程——比如在半球孔内填充有益生物的卵、将两张纸板粘合，以及最后冲压出胶囊球。

将加工过的纸板放入下一辆推车后，机器人开始重复下一个过程。一般来说，加工完所有的纸板大约需要四个小时。接着，我们用 Wenglor Sensoric Group 的传感器对当前的堆高进行检测。虽然系统安装了 item 零部件搭建的门，但它只在开展清洁工作和激光调整时才打开。而且只有在轮班开始时，我们才需要准备三辆推车。“这为我们开展更重要的工作赢得了时间。” Sebastian Beitzen-Heineke 表示。目前，包装系统的第二个工作站正处于完工阶段。在这里，我们要完成更多的自动化过程——比如在半球孔内填充有益生物的卵、将两张纸板粘合，以及最后冲压出胶囊球。

* 机器人的双抓手缩短了纸板加工的周期时间——协作型机器人拿出激光打孔后的纸板，旋转 180° 后，立刻插入下一张尚未打孔的纸板。

04 有机农业领域值得信赖的合作伙伴

二十年来，ibk IngenieurConsult GmbH 对 item 型材技术的优点了如指掌，尤其是它在汽车行业的客户更是对 item 赞不绝口。在这次的项目中，item 型材的优势再一次展露无遗，包括型材轻质的优点。用来运输纸板的推车重量很轻，在搬运和移动时非常方便。Becker 还强调，item 产品的模块化设计是一大亮点：“灵活性是 item 产品的一大优势，你可以创建任何你想要的设计方案。如果需要增加设计或客户想要修改设计，也可以轻松调整现有设计，不用从头再来。”

从专业设备的概念设计开始，整个系统规划为我省去了很多工作。

双方都愿意进行实验，这是项目成功的关键。ibk 公司有自己的创新实验室，可以用 3D 打印机制作的虚拟寄生卵进行基本的测试。通过实验，ibk 公司对系统过程的可靠性进行了测试。是否接受订单也取决于试运行能否成功。由于 ibk IngenieurConsult GmbH 和 item Industrietechnik GmbH 都坚持为客户提供最高的品质，两家公司一拍即合。正如 BIOCARE 公司的总经理所言：“从专业设备的概念设计开始，整个系统规划为我省去了很多工作。”

* BIOCARE 公司的总经理 Sebastian Beitzen-Heineke 正在查看 ibk IngenieurConsult GmbH 提供的包装系统。使用这个系统，寄生蜂可以更好地用于农业生产。即使从远处看，item 标志性的设计风格也非常明显。

（item依诺信）