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超视觉垃圾分拣机器人 上海交大供图 没有身穿厚重工作服的工人，只有不停往返的机械手和穿插有序的输送轨道。此刻，上海交大中英国际低碳学院研发的超视觉垃圾分拣机器人正在工作。 这款超视觉垃圾分拣机器人“眼力”很好，可以快速在大量垃圾中精准识别可回收物，每小时可分拣垃圾5400次。目前，这款机器人已进入技术推广阶段。 两台机器人相当于54个工人 垃圾分类是一项工程量巨大、过程重复且枯燥的工作。通常垃圾收储后，需要工人手工将可回收的物品从大量垃圾中拣选出来。这一过程中，工人面临一定的安全风险。要处理数量庞大的垃圾，也意味着工人需要长时间工作，对工人的体力和注意力都是很大的考验。 生活垃圾来源广、组成复杂、性状不一，传统的矿物分选技术如筛分、跳汰分选、重力分选、涡电流分选等，均具有一定的局限性，流程复杂、优化难度大，且需要较多人工参与，难以满足垃圾分类的需求，急需有效的新技术作为补充。 如何才能提高垃圾分拣的准确率和效率呢？机器人技术和人工智能是传统垃圾处理的好帮手。只要提供电能，机器人就能一直工作，十分适合大量、重复性、长时间的垃圾分拣工作。该项目负责人、上海交大中英国际低碳学院副教授李佳介绍，垃圾分拣机器人能保证工作质量、保障工人的健康，同时还提高了垃圾以二次原材料身份重新进入生产过程的速度和质量。 目前，一台超视觉垃圾分拣机器人可同时分拣多种不同品类的垃圾，有效分拣率达95%，每小时最高可分拣5400次，并可以全天候工作。“生产线上布置两台这样的分拣机器人，可替代54个分拣工人。” 李佳说。 打破智能分拣国际垄断 垃圾分拣机器人的研发涉及光学、机械学、软件等多学科，其技术门槛非常高。当前国内垃圾分拣自动化水平普遍偏低，自动化分拣设备严重匮乏。国产垃圾分拣设备主要集中于中低端，高端分拣机器人市场长期被国外厂商垄断，且高端分拣机器人设备价格昂贵，一般一台需要500万~1000万元。 数年来，李佳团队通过产学研联合攻关，相继突破了混杂物料图像快速识别、高速精准面激光空间定位、近红外指纹材质识别、多维信息耦合联用、机器人快速轨迹跟踪等十余项关键技术，实现了垃圾精细分拣机器人核心技术的国产化，开发出与国外高端分拣机器人相媲美的产品，打破了垃圾智能分拣技术的国际垄断。 李佳表示，研究团队通过机器视觉中的三种主流识别传感系统，即CCD视觉、激光视觉、近红外视觉相耦合，综合判断目标物的颜色、形状、纹理等外部特征与材质等内部特征，达到对垃圾的精准定位与细分判别。而后，通过超视觉技术，实现对各品类、各形状、各表面材料物品的识别，使逐个注册物品3D模型的时代成为过去，极大降低了分拣成本。最后，通过轨迹优化算法，让机械臂走最优路径，提升分拣效率；同时配合机器人轨迹跟踪算法及抓放算法，实现对垃圾的自动分拣和人工替代。 推进行业技术升级 随着我国持续推进垃圾分类制度，全国垃圾分类工作由点到面、逐步展开。目前，全国46个重点城市先行先试，积极施行垃圾分类，预计今年底46个重点城市将基本建成垃圾分类处理系统，2025年底前全国地级及以上城市将基本建成垃圾分类处理系统。 “这一过程中，超视觉垃圾分拣机器人可以为全国垃圾分拣工作降低成本，也可通过垃圾回收为环保企业增加收益。”李佳说。 李佳给记者算了一笔账。以国内某中部省会城市为例，该城市的生活垃圾中，食品废物约占60%、纸类为2%、塑料为10%、玻璃为1%。废品价格中，纸类3500元/吨，塑料3000元/吨，玻璃800元/吨。其中，塑料与纸类的价值最高。据此数据，按每台设备每天正常工作20小时计算，每天可挑拣200吨垃圾，挑中率按照90%计算，可挑选纸类3.6吨、塑料类18吨、玻璃1.8吨。预计回收物料价值6.8万元。最重要的是，垃圾回收使垃圾减量约10%，减少了垃圾分类管理费用，降低了国家治理的成本。 研发过程中，李佳团队积极与业界同行企业交流。下一步，研发团队将与国内环保企业合作，共同开发更适合市场需要的超视觉垃圾分拣机器人。 （编辑：逍遥客） |
