土壤学报
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从挤奶、除草到农药喷洒、土壤分析,农业机器

什么是农业机器人?它实际上是一个很宽泛的概念,比如机器人挤奶,这个细分市场的规模已经不算小,欧洲许多牧场已经引进;农业无人机也已经开始普及,绘制图像、喷洒农药、分析时都能用到。不只如此,农场播种机器人也进入了早期部署阶段。

挤奶机器人是静止的,一般放在室内;在野外使用的自动机器人在技术上更难一些,面临很多挑战。尽管有挑战,由于AI、计算机视觉、定位技术的进步,野外农场机器人离商业化更近了。

比如Nao Technologies、ecoRobotix、TerraClear等创业公司,正试图让机器人代替人类完成各种农业任务;比较知名的John Deere、AGCO和Kubota等设备提供商,正在开发自动驾驶拖拉机;Fendt MARS用一群小型自主机器人为农场服务,替代有人驾驶拖拉机;Octinion、Harvest CROO、FFRobotics正在开发水果采摘机器人。

下面我们简单介绍几个国外农业机器人的使用案例:

在加州有一家公司名叫Iron Ox,它生产“农业机器人”,几天前Iron Ox融资5000万美元,投资人包括比尔·盖茨。Iron Ox相信,如果将机器人与水培系统结合,消耗的水会比传统农场少90%。

为了做实验,Iron Ox在加州Gilroy建了一个农场,面积930平米。名叫Grover的无人操纵机器人移动托盘,机器人手臂举起托盘然后检查,传感器会分析水,看看氮和酸度水平如何,以确保作物健康生长。

在加州整个经济中,农业扮演重要角色,但最近几年水的使用量急剧增加。2012年至2017年因为出现严重干旱,还发生了火灾。

Iron Ox种植泰国罗勒、草莓、香菜、欧芹和番茄,它准备在德州Lockhart建一个面积约5万平米的温室。Iron Ox CEO Brandon Alexander认为,水培(不需泥土)只是未来农业的一部分。他说:“如果想彻底解决浪费问题,真正让农业达到可持续的下一个等级,带来巨大影响,我们必须思考整个种植流程。”

在美国还有一家名叫Carbon Robotics 的公司,它开发的农业机器人每小时可以清除10万株杂草,这种机器人用到了激光与AI技术。

根据 Fast Company的报道,机器人内置AI技术,装备12个高清摄像头。摄像头瞄准庄稼,图像传到AI系统,它可以瞬间判断植物是庄稼还是杂草。如果是杂草就会用激光消灭。

Carbon Robotics希望未来机器人能与可再生能源结合,但目前购买机器人要回本需要3-5个生长周期,这是一个麻烦。

之前曾有消息称Carbon Robotics因为资金短缺破产,但本月初它却融资2700万美元。

欧洲Ekobot AB的公司也在开发除草机器人,机器人用到了5G网络。机器人利用机载传感器(包括多光谱相机和土壤探测器)收集数据,可以识别杂草并自动清除。

数据会存储下来,用云处理,农民根据数据分析土地状况,然后将指令发送到机器人。农民可以远程操纵Ekobot AB机器人,这样就对数据传输有了更高的要求,所以才会用到5G网络。

比利时根特大学(University of Ghent)的科学家开发出一种多功能农业机器人,机器人自动运行。如何让农业成为可持续产业?全球都在思考这个问题,比利时科学家也不例外。

从土壤分析到喷洒,一切都由机器人自动完成。机器人很小很轻,相比重型机器,它们不会给土地“带来很大的压力”。它可以通过多种方式耕作土壤,比如播种、施肥和喷洒,在正确的地方精确施肥。机器人是研究人员买来的,软件却是他们自己编写的,科学家将精准耕作与现有农业机器人结合在一起。

Mouazen教授说:“与农田均匀施用氮肥相比,我们的技术更好,每公顷为农民节省约50欧元。和现有技术相比,节省的成本多了一倍。”

今年6月,XAG公司在日本推出R150无人操纵纯电动机器人,它可以精准喷洒作物。日本山形县的葡萄非常有名,农民在那里测试了R150。R150由一款移动应用程序控制,可以精确喷洒作物,防止害虫或疾病。还有农民用R150给瓜类作物喷水。

在所有自动化农业机械中,可能自动驾驶拖拉机影响最大。但在欧美国家,自动驾驶拖拉机虽然技术已经渐渐成熟,但推广的障碍仍然不少。一般拖拉机每周工作60小时,自动驾驶拖拉机可以工作160小时。什么意思?自动驾驶拖拉机会严重影响拖拉机销量。