農(nóng)業(yè)機器人“各領風騷” 各國如此重視究竟為何?
近年來,隨著工業(yè)化、城鎮(zhèn)化進程加快,激增人口與有限耕地矛盾加劇,全球氣候變暖,極端天氣頻發(fā)等問題出現(xiàn),全球農(nóng)業(yè)面臨極其嚴峻的考驗。無論是發(fā)達,還是發(fā)展中都寄希望于機器人技術(shù)可以推動農(nóng)業(yè)的變革。由此,農(nóng)業(yè)機器人開始進入加速發(fā)展期。
事實上,同工業(yè)機器人或者其他領域機器人相比,農(nóng)業(yè)機器人工作環(huán)境多變,以非結(jié)構(gòu)環(huán)境為主,工作任務具有極大的挑戰(zhàn)性。因此,一般而言,農(nóng)業(yè)機器人對智能化程度的要求要遠高于其他領域機器人。
21世紀以前,農(nóng)業(yè)機器人是機械電器自動化設備,21世紀以后則加入了人工智能、機器視覺等新技術(shù)的自動化設備。“機器人+”農(nóng)業(yè)模式主要以人工智能的機器人技術(shù)為支撐,將信息技術(shù)進行集成,通過感知識別、智能分析、自動控制、柔性作業(yè)等方式,進行信息交換和通訊,以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理等功能,最終將農(nóng)業(yè)的標準化、規(guī)范化大大向前推進。
當前,農(nóng)業(yè)機器人發(fā)展提速,并逐漸向細分領域拓展,各國都不斷開發(fā)出“定制化”的機器人來服務于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與管理。
在農(nóng)業(yè)作物監(jiān)測領域,伊利諾伊大學斯蒂芬(StephenP.Long)教授領導的團隊研發(fā)了一款新的機器人。這款農(nóng)業(yè)機器人采用GPS和筆記本電腦相結(jié)合來引導,以履帶式的輪子在植物行間移動。
該機器人配備了高光譜、高清的熱成像相機、天氣監(jiān)視器以及脈沖激光掃描儀傳感器。這些設備可以讓它收集植物的莖稈直徑、高度和葉面積等的表型數(shù)據(jù),以及作物的環(huán)境條件信息,如溫度和土壤含水量。它收集的數(shù)據(jù)會存儲在機器人自己的集成計算機上,接著它會傳輸?shù)窖芯咳藛T的筆記本電腦上。然后,他們可以使用此信息來為每一株植物建立一個3D計算機模型,以預測其生長和發(fā)育,從而估計該單株植物和整個作物的產(chǎn)量。
無獨有偶,近日,佐治亞理工大學的研究人員團隊也研發(fā)了一款創(chuàng)意十足的機器人,同樣應用于農(nóng)作物監(jiān)測。據(jù)了解,這款機器人的設計靈感來源于樹懶,研發(fā)人員給這款機器人取了個威武的名字叫“泰山”。
據(jù)介紹,“泰山”的主要工作是通過內(nèi)置攝像頭監(jiān)測農(nóng)作物的生長情況,其用3D打印技術(shù)制成的爪子十分靈敏,可以在平行的線纜上攀爬前行,從而拍攝植物各個角度的照片。佐治亞理工學院教授喬納森·羅杰斯表示,他們正在試圖繼續(xù)優(yōu)化“泰山”的設計,使其變得更為節(jié)能,就像真正的樹懶一樣。除此之外,據(jù)中國智能制造網(wǎng)進一步了解,為了讓“泰山”能夠保持全天候24小時的不間斷檢測能力,研發(fā)團隊還考慮使用太陽能為其供能,從而無需充電或加油。
在其他方面,澳大利亞研制了一款農(nóng)場機器人——“SwagBot”,能夠放牧牲畜,并且將陷入泥濘之中的車輛拖出來;英國公布了一款農(nóng)業(yè)采集機器人,它采集西蘭花的速度是人類的6倍,已經(jīng)投入使用;法國一家公司最近開發(fā)了一款專門用于大型蔬菜種植的農(nóng)業(yè)機器人——Dino除草機器人。Dino裝備RTK(實時動力學)GPS和視覺相機,能翻動土塊拔除雜草,且不傷害近處的作物,同時,它號稱是一款“多功能機器人”,所以也可被用于播種。
在全球農(nóng)業(yè)機器人研究上,日本集中研究力量,共同實施開發(fā)計劃,目前居于各國之首。早在1995年,日報參與研究的私營農(nóng)機制造商就達41家。研究的對象不單是農(nóng)業(yè)機械,還包括與機械化作業(yè)效率有關(guān)的肥料、農(nóng)藥等生產(chǎn)資料的開發(fā)。研究課題的設置涉及蔬菜、旱作水田、畜產(chǎn)和果樹等方面。
與國外相比,我國農(nóng)業(yè)機器人研究與開發(fā)方面尚處于起步階段。我國農(nóng)業(yè)機器人起步較晚,20世紀90年代中期,國內(nèi)才開始了農(nóng)業(yè)機器人技術(shù)的研發(fā)。目前,我國已開發(fā)出的農(nóng)業(yè)機器人有:耕耘機器人、除草機器人、施肥機器人、噴藥機器人、蔬菜嫁接機器人、收割機器人、采摘機器人等。
隨著我國推動機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展,農(nóng)業(yè)智能化進程正不斷提速。在可以預見的未來,我國農(nóng)業(yè)有望快速從機械化向智能化邁進,利用農(nóng)業(yè)機器人的技術(shù)加成,來實現(xiàn)智慧農(nóng)業(yè)的生態(tài)打造。
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