上一部分我們瞭解了日本、韓國和荷蘭嫁接機器人的發展情況，今天我們再來學習一下義大利和西班牙嫁接機器人的設計經驗吧。
義大利嫁接機器人
義大利 TEA Project 公 司基於一種特殊膠粘劑開發出GRAFT 1000 自 動 嫁 接 機，如 圖 16 所示。這種膠粘劑是Henkel 公司研發的專利產品，用來快速粘合切口而不改變莖稈內部結構，被稱為嫁接領域的一場革命性技術。粘合劑的型號為 Loctite 4309，專門用於嫁接苗莖稈對接的粘合，在紫外線光源燈照射下能夠快速固化，並且具有生物可降解的特性，如圖 17 所示。該機需二人上機作業，生產效率可達1000 株 /h，一個嫁接迴圈時間約為 4 s，分為 6 個階段，利用轉盤工作臺將每株嫁接苗帶入不同工作站。在轉盤工作臺一側設有砧木和接穗的切削單元，用於完成秧苗的切斷工作。創新設計出負壓吸附定位模組，具有兩路獨立的吸附系統，將砧木和接穗切口對接後柔性固定莖部，為噴膠工序做準備，如圖 18 所示。作業過程如下，第一步：踩下機器腳踏開關，砧木苗莖切斷後放入定位模組的對接槽內，並吸附固定。第二步：踩下第二個機器腳踏開關，接穗苗莖切斷後放入定位模組的對接槽內與砧木切口對接，並吸附固定。第三步：嫁接苗移動至粘合劑分配器下，檢測到嫁接苗後分配器精準噴出粘合劑。第四步：上部霧化噴閥噴出霧化水與下部吸氣系統相結合，將粘合劑 360°均勻分佈圍繞在嫁接苗切口周圍完成密封。第五步：利用兩個紫外線光源燈使粘合劑迅速變幹而硬化，同時啟動霧化水降溫。第六步：機械臂將嫁接苗取出放入穴盤內，如圖 19 所示。據筆者諮詢瞭解到，該機尚未實現商品化，所使用的粘合劑無法找到供應商，可能是粘合劑研發成本過高限制了推廣應用，TEA 公司已不再繼續研究。但粘合劑無毒、可降解的技術特性，對保護種植生態環境的確是非常好的技術創新，值得學習借鑑來繼續研發新型環保材料。
圖 16 GRAFT 1000 自動嫁接機
圖 17 嫁接用粘合劑
圖 18 粘合劑使用過程
圖 19 番茄嫁接苗
西班牙嫁接機
西班牙 Conic System 公司開發出一種矽膠夾，並研製出型號為 EMP 300 的單人作業半自動嫁接機 ，生產效率 300~400 株 /h，嫁接成功率 為 98%，如圖 20 所示。砧木和接穗的夾持切削與對接機構結構相同且對稱佈局安裝，能夠保證切削角度一致性和切口對接精準性。開發出卷狀矽膠夾自動供給單元，具有矽膠夾定長輸送與切斷以及自動上夾功能，如圖 21 所示。作業時，人工將砧木和接穗分別放入定位槽內，踩下機器踏板，夾持手爪下壓固定住砧穗苗莖，切刀伸出將砧穗苗莖切斷；對接機構伸出使砧木和接穗切口對接貼合，上夾機構輸出矽膠夾將嫁接苗固定；取苗手爪在機械臂帶動下將嫁接苗取出並搬運放置於輸送帶上，人工取下嫁接苗並放回穴盤內。該機操作簡單，但效率不高，僅適用於小型育苗企業。
圖 20 EMP 300 半自動嫁接機
圖 21 矽膠夾切削與自動上夾圖 21 矽膠夾切削與自動上夾
3、存在問題及發展方向
存在問題
蔬菜嫁接機器人從出現至今已有 30 多年的歷史 ，但目前仍未形成可商業化的成熟產品。大部分研究仍處於試驗或樣機階段，所表現出來的應用缺點比較明顯，包括以下幾個方面。
（1）作業效率低。機器嫁接一般要完成夾持、搬運、切削、對接和上夾作業，每個節拍動作不可缺少，生產效率600~1200 株 /h，至少需要 2人操作，與純人工作業相比效率提升不顯著，育苗企業無法接受機器換人。
（2）生產製造成本高。嫁接機器人是自動化技術及裝置的系統整合和創新，結構和控制系統複雜，國外各型別嫁接機器人售價約 35~150 萬元人民幣，在中國市場推廣難度很大。
（3）生產模式不匹配。國外嫁接機器人是基於國外育苗企業生產模式開發的，育苗使用的穴盤、基質、種植品種以及培育方法與我國育苗企業的生產模式均有所不同，機器直接拿來應用完全行不通，若改變傳統育苗生產模式又需要投入大量資金。
上述問題也是我國蔬菜嫁接機器人尚未大面積推廣應用的主要原因。
發展方向
制約嫁接機器人發展的因素是多方面的，在中國從生產模式和嫁接方法上做到統一難度極大，發展嫁接機器人必須要結合國情研究出一條適合的生產模式，這是嫁接機器人實現應用的前提條件。嫁接機器人研究尚有很多關鍵技術亟待解決，也是未來的發展方向，具體表現在以下幾個方面。
（1）機械嫁接標準苗生產體系的建立。秧苗培育的標準化是實現自動化嫁接的關鍵，透過標準化生產體系培育出適合機械嫁接的標準苗，需要對作物培育方法和環境調控等方面進行大量試驗與總結，是農機農藝深度融合的集中體現。
（2）柔性上苗執行器。蔬菜幼苗的莖葉細小柔嫩，嫁接過程中的秧苗損傷將影響癒合效率和成活質量，對秧苗的柔性處理是機器人作業的基礎，要保證秧苗柔性安全作業；另外，柔性上苗執行器可代替人工上苗，成倍提高機器人生產效率，實現減工降本。
（3）構建自動化嫁接配套生產系統。嫁接不是單一化作業，在嫁接前後環節都需要輔助配套裝置，實現嫁接一體化作業，例如瓜類砧木定向播種、秧苗匹配嫁接智慧檢測、嫁接苗自動回栽，以及溫室物流等配套系統開發，都是構建自動化配套嫁接生產系統的重要內容。
4、總結與分析
國外研究機構對嫁接機技術研究較早，產學研結合非常密切，並且企業參與研發較多，因此，技術成果轉化很快，開發出多種型別的商品化蔬菜嫁接機器人。嫁接機器人的應用需要育苗各環節技術和裝備配套，國外設施園藝發達國家的生產模式完備且配套設施裝置齊全，另外，國外嫁接育苗品種單一，育苗設施均具備環境精準調控功能，易於實現機械嫁接標準苗培育，具備了嫁接機器人的應用條件。但嫁接機器人系統結構複雜，屬於工業化高技術產品且價格昂貴，只有少數的大型育苗工廠有實力購買和使用。
反觀中國現階段育苗行業設施裝置配套情況，以及果蔬產品價格較低的現狀，構建完整的生產模式需要投入大量資金，育苗企業難以承受。但是面對勞動力老齡化、用工短缺、甚至無人可用等社會難題，育苗企業對嫁接機器人的需求極為迫切，也表現出對新技術、新生產模式的渴望。國外嫁接機器人技術固然先進，但未必適合我國實際育苗生產，究其原因主要是生產模式和育苗技術的差異化。中國嫁接機器人技術研究要結合國情，從育苗生產模式入手，完善並建立一套適合工廠化嫁接的生產模式，尚需要較長髮展過程，要正視育苗行業發展現狀。因此，中國嫁接機器人技術研究要從簡入繁逐步推進，機器換人是終極目標，人機協作是必經之路，輕簡省力化是當務之急，要緊密結合國情敢於創新，確保嫁接裝備高技術與實用化協同發展，解決育苗產業多年無機可用的瓶頸問題。