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农业机器人的现状与未来

导读: 因为需要喂养越来越多的人,农民身上的压力越来越大。联合国预计,到2050年世界人口会从现在的73亿增长到97亿。这些增加的人口对食物的要求也越来越高。2014年,仅在欧盟,有机市场增长了7.4%,销售额达到240亿欧元。不仅仅是有机食品,人们希望农业也变得更加环保,使用更少的水资源和杀虫剂。

  因为需要喂养越来越多的人,农民身上的压力越来越大。联合国预计,到2050年世界人口会从现在的73亿增长到97亿。这些增加的人口对食物的要求也越来越高。2014年,仅在欧盟,有机市场增长了7.4%,销售额达到240亿欧元。不仅仅是有机食品,人们希望农业也变得更加环保,使用更少的水资源和杀虫剂。

  “农业对气候变化非常敏感,但农业也是制造气候变化的罪魁祸首之一。”Deepfield Robotics公司的Birgit Schulz说道。“实施可持续农业是很有必要的。”

  以上因素要求农民必须以可持续的方式生产更多更好的作物。然而年轻人纷纷离开了农业,这导致达成以上目标可用的劳动力减少了。

  是时候引进机器人了。机器人能够提高产量、减少资源需求,并且使务农变成一项令人兴奋的高科技职业。

  “很少有人愿意在早上五点起床,农业是个又脏又累的活计。”荷兰瓦赫宁根大学农业科技小组负责人Eldertvan Henten说。“未来的高科技农业可能会吸引一批新人进入农业,并且也会将流失的人才吸引回来。”

  机器人是精准农业大潮中的一员。出于对其潜力的考虑,欧洲至少投资了6个机器人农业项目。对于农场上许多任务,自动化技术已经成熟,机器人的发展空间巨大。

  在种植业中,机器人需要靠自动导航来完成各种任务,例如摘果子、喷农药、播种、反映作物图像和测量等。由于环境更加人工化,温室对于机器人来说更容易四处穿行。而且温室中通常铺有道路使机器人能够到达想去的地方。在室外大田环境下,机器人依靠收到的指令到达田地中的各个地方。如果运行轨道已确定,机器人可以通过GPS定位并利用闭环控制确保不偏离轨道。如果运行轨道不确定,例如跟随一行作物移动,通常使用摄像头来保证机器人能够找到轨道。机器人通过无线与一台中央控制器连接。中央控制器既接收实时更新的任务指示,又反馈当前状态及数据。总结起来,制造一个自动化的农业机器人需要智能的控制器、定位系统以及通讯系统。在某种程度上,这项技术就像是将自动驾驶汽车技术利用在农业上。与自动驾驶汽车不同,农业机器人通常要与环境互动,例如采摘蔬菜水果、在指定位置喷洒农药或播种。所有这些任务都要依靠它们自己来感知、操作和处理。

  在近期完成的一个项目中,一队拖拉机和带有传感器的航空机器人从作物中分辨杂草,并对其施用除草剂。项目负责人Pablo Gonzalezde Santos对当今技术进展情况做了如下讲解:

  “我们已经证实自动化机器人能够参与多种农事活动。传统的农活,例如耕地、播种及收获等,都可以使用自动化机器人完成。这些任务所需的精准度由机械自身提供,当前使用全球卫星导航系统的精准度大约为正负2cm。对于其他需要使用视觉来跟随轨道的任务,当前的精准度大约是正负7cm。”

  当机器人与智能工具相结合时,其应用前景十分广阔。

  “携带除草剂的自动驾驶拖拉机与装载杂草探测系统的无人机协作,节约了高达75%的除草剂。携带杂草探测系统的自动驾驶拖拉机能够除掉田地中90%的杂草。”

  博世新成立的子公司Deepfield Robotics同样开发了适于可持续农业的技术。“我们的产品是传感网络和机器人。”Birgit Schulz介绍道。

  这些机器人在作物行间行驶,将收集到的作物数据传给农民,帮助他们优化育种。如果机器人装载了“杂草碾压者”,那么它真的会把杂草砸进地下去。Deepfield Robotics同时也提供可以安装在田里的智能传感器。该传感网络已经在田间得到了应用,用于检测芦笋田的土壤状况。

  Deepfield Robotics开发的田间机器人

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