近日,我国畜类肉品加工领域首台套国产“庖丁解牛”式加工生产线成功落地。河南科技学院人工智能学院院长蔡磊教授团队,牵头完成了该成果的软硬件系统研发。
猪肉作为我国战略物资和餐桌上的必需食品,市场需求庞大。国家统计局数据显示,2024年我国猪肉总产量达5706万吨,约占全世界的40%,预计到2030年需求将增加50%以上。尤其猪胴体骨骼复杂、结缔组织韧性高、表面滑腻等复杂生理特征,使得国内以人工、半机械化为主的加工方式面临“三低三高”问题(效率低、精度低、保鲜度低;损耗高、成本高、对外依存度高),严重制约产业高质量发展,而国外智能化加工装备不仅不符合我国饮食习惯,价格还十分昂贵,现有加工装备难以满足我国“快、准、洁”的肉品加工要求。
在国家重点研发计划、河南省重大科技专项、国家自然科学基金等重大科研任务支持下,项目组历时10余年的联合攻关,突破了复杂多层次嵌套猪胴体机器人自主加工技术瓶颈,研制出“庖丁”式猪胴体高效精准机器人自主加工装备,实现了猪胴体机器人多模态跨尺度感知、柔顺随形调控高效分割、自适应柔性分装系统的自主可控和国产化开发应用。该生产线价格仅为国外同类产品的1/12,实现了千万元级国产装备对亿元级进口装备的替代。
科研团队主要创新工作包含三大技术体系。其一,创立了行业通用猪胴体异质肌骨数据高效感知技术体系“庖丁慧脑”,突破猪胴体肌肉-骨骼-脂肪多层次嵌套复合结构间多模态数据融合瓶颈,研制了猪胴体多源异构光感智联矩阵感知系统,每小时可完成1500次高精度感知,并具备在线自进化能力;其二,创建了非刚性对象多变工况下猪胴体快速分割剔骨技术体系“庖丁慧刃”,研制了刚柔耦合特性与振动参数自优化的蛇形复合仿生剔骨装备,打破猪胴体高曲率硬骨与粘连骨膜精准剔骨的国外长期垄断,分割精度达±1毫米,剔骨率高于93%;其三,建立了肉滑腻易形变与骨尖易穿刺的猪胴体自适应柔性分装技术体系“庖丁慧手”,攻克猪胴体硬骨骼、软组织等非标对象的定制化精细分装难题,实现了硬骨刺软肌肉异形肉品“自适应包裹抗形变、多级耗能抗穿刺、真空零漏护肉质”的刚-韧-封-防四维一体协同适配封装。
该科研成果提升了我国猪胴体高效精准机器人自主加工生产线技术水平,支撑了现有屠宰设备全系产品智能化迭代升级,实现了猪胴体高效感知、精准剔骨与定制化分装技术自主可控。获授权发明专利57件、实用新型专利12件、软件著作权3件;制定国家标准3项;发表学术论文48篇,出版学术专著2部,研制智能装备11台(套)。
随着智能装备的规模化落地应用,我国冷却分割肉加工产业正掀起一场"智造革命"。全自动分割机器人、AI品控系统等创新技术集群的深度应用,不仅使传统车间实现了"无人化生产"的跨越式升级,更构建起从原料处理到终端配送的全链条智慧生态。这场智能化转型标志着我国食品工业正式迈入"智造4.0"时代。“庖丁解牛”式猪胴体加工生产线的成功研发,不仅为万亿级生鲜食品产业注入创新动能,更将推动"中国智造"与民生经济的深度融合,打造高质量发展新标杆。(李瑞)