從采摘水果到拔除雜草，機(jī)器人正在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域內(nèi)大顯身手。
農(nóng)民們一直都是勤奮的數(shù)據(jù)收集者，他們知道每畝土地的大概產(chǎn)量，或每頭奶牛大致能產(chǎn)多少奶。但是，隨著當(dāng)今世界復(fù)雜數(shù)據(jù)收集設(shè)備的出現(xiàn)，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的數(shù)據(jù)收集工作比以往任何時(shí)候都更方便、快捷和全面。現(xiàn)代農(nóng)業(yè)，尤其是在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域正處于一場高科技革命之中。
農(nóng)民們可以使用與其他產(chǎn)業(yè)整合在一起的“大數(shù)據(jù)”工具，比如無人機(jī)可以在飛越田野上空時(shí)，通過與衛(wèi)星的實(shí)時(shí)通信來收集農(nóng)田中的各種數(shù)據(jù)。物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的到來，還意味著我們生活中的任何東西都可以與WiFi相連接，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)也是如此。例如，與無線網(wǎng)絡(luò)相連的水分傳感器可以幫助農(nóng)民節(jié)約用水，它不會大水漫灌，而是只澆灌需要澆水的那部分土地。佩帶在奶牛身上的胸卡可以與全球定位系統(tǒng)相連，甚至可以與類似跑步機(jī)或運(yùn)動追蹤的設(shè)備相連，以便遠(yuǎn)程追蹤奶牛的生命體征。大多數(shù)機(jī)器人都可以通過編程讓它們擁有自主學(xué)習(xí)的能力，如施肥設(shè)備可以通過訓(xùn)練擁有“觀察”農(nóng)田實(shí)際情況的本事，只噴灑需要催肥的作物，從而為農(nóng)民節(jié)省更多的物資和資金。
未來農(nóng)業(yè)的美好前景越來越令人心馳神往。穿著牛仔工裝褲，嘴里叼著稻草的美國農(nóng)民形象己然過時(shí).機(jī)器人技術(shù)是發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的一個(gè)重要領(lǐng)域，在將精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)帶進(jìn)廣袤農(nóng)田方面具有高度的影響力。
當(dāng)今的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)面臨著諸多挑戰(zhàn)，如勞動力老齡化、廉價(jià)勞動力短缺以及環(huán)境危害和氣候變化等。但是，在未來的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中每出現(xiàn)一個(gè)問題，都將會有一種機(jī)器人或機(jī)器人設(shè)備來解決它，并涌現(xiàn)一大批掌握先進(jìn)技術(shù)的現(xiàn)代農(nóng)民。
在這場方興未艾的農(nóng)業(yè)革命中，將出現(xiàn)許多令人興奮和敬畏的機(jī)器人裝置。以下介紹的5種不同類型的機(jī)器人只是其中的代表，它們有的正在開發(fā)之中，有的已經(jīng)在農(nóng)田里不知疲倦地工作著。
水果采摘機(jī)器人
傳統(tǒng)觀念認(rèn)為機(jī)器人既笨重又笨拙，由于它們的動作不夠靈活，是無法輕柔地采摘草莓的。然而，現(xiàn)代機(jī)器人的本領(lǐng)已經(jīng)超乎我們的想象。比利時(shí)Octinion公司的Rubion機(jī)器人可以輕松而高效地代替人工采摘草莓。草莓在整個(gè)生長季節(jié)一直都在持續(xù)成熟結(jié)果，但目前卻沒有足夠的人力來連續(xù)采摘每一株植物上接連成熟結(jié)果的草莓。通常情況下，農(nóng)民會雇傭工人在草莓田里采摘一次，而在那之前或之后草莓只能任其成熟后掉落在地里腐爛掉。
美國北卡羅來納州羅利的PrecisionHawk農(nóng)業(yè)公司承諾“憑借其如鷹隼般敏銳的視覺系統(tǒng)和先進(jìn)的傳感器，一架無人機(jī)可以在不到一天的時(shí)間里收集到500～1000畝田地的數(shù)據(jù)”。
因而，一種能持續(xù)不斷采摘漿果的機(jī)器人對于農(nóng)民來說是很具有吸引力的。Rubion機(jī)器人配備有一種特殊的視覺系統(tǒng)，可以檢測到成熟的果實(shí)，然后用一只柔軟的3D打印手臂將它采摘下來。Oc -tinion公司已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了這種機(jī)器人的商業(yè)化，目前正在英國和荷蘭的溫室內(nèi)推廣使用。但目前這樣的機(jī)器人所面臨的挑戰(zhàn)之一就是如何適應(yīng)傳統(tǒng)農(nóng)場的室外環(huán)境。
除草機(jī)器人
對于農(nóng)民來說，田里沒有雜草的世界是他們的夢想。20世紀(jì)之前，農(nóng)民們通常是通過機(jī)械設(shè)備犁地來清除雜草的，但是在犁地的過程中會將二氧化碳釋放到空氣中，還會增加土壤的侵蝕程度，需要更多的肥料來滋養(yǎng)土地。如今，不需擾亂土壤的免耕農(nóng)業(yè)已變得越來越流行，但這意味著除草劑的使用量正在飛速增長。而隨著除草劑使用量的增加，越來越多的雜草也會對除草劑產(chǎn)生抗藥性。
在即將到來的這場農(nóng)業(yè)革命中，不斷出現(xiàn)的許多機(jī)器人裝置令人興奮和敬畏。
現(xiàn)在有了一個(gè)很好的解決方案，那就是FarmWise公司研發(fā)的大型除草機(jī)器人。這個(gè)農(nóng)業(yè)機(jī)器人的外形看起來更像是一臺磨冰機(jī)。美國加利福尼亞州的一個(gè)研究小組利用數(shù)百萬張圖像訓(xùn)練機(jī)器人，讓機(jī)器人學(xué)會如何區(qū)分作物和雜草，并訓(xùn)練它們精確定位每一株作物，這樣它們在清除雜草的時(shí)候就不會干擾到作物的正常生長。可以說，F(xiàn)armWise除草機(jī)器人的研發(fā)過程融合了機(jī)器學(xué)習(xí)、機(jī)器人技術(shù)和機(jī)械工程等多個(gè)領(lǐng)域內(nèi)的專業(yè)知識。
農(nóng)田巡視機(jī)器人
小型機(jī)器人的工作通常是處理各種地形問題，包括家中的地毯鋪設(shè)或者室外的草坪管理等。如今，這類機(jī)器人也出現(xiàn)在了農(nóng)田里。EarthSense公司開發(fā)的TerraSen -tia巡視機(jī)器人，其大小與除草機(jī)器人差不多，但它運(yùn)用了美國宇航局的月球和火星漫游車的機(jī)器學(xué)習(xí)和可視化編程技術(shù)并進(jìn)行了改進(jìn)。
TerraSentia巡視機(jī)器人是在美國能源部高級研究計(jì)劃部的支持下，由伊利諾伊大學(xué)厄巴納香檳分校開發(fā)的，是美國宇航局登陸月球和火星表面漫游車技術(shù)和勘察深海遙控車技術(shù)的簡化版。
根據(jù)EarthSense網(wǎng)站的說法，TerraSentia與其他車載技術(shù)系統(tǒng)相結(jié)合，可以“收集有關(guān)植物健康、生理和應(yīng)激反應(yīng)特性等的數(shù)據(jù)”。據(jù)該網(wǎng)站介紹，該機(jī)器人的設(shè)計(jì)者希望能盡快為這款機(jī)器人編寫相關(guān)的農(nóng)田巡察程序，包括測量植物幼苗健康狀況、玉米穗高度、大豆豆莢結(jié)果情況、植物生物量，以及檢測和識別植物疾病、非生物脅迫等。截至目前，這種機(jī)器人已經(jīng)被應(yīng)用在了玉米、大豆、小麥、高梁和蔬菜作物基地里，以及葡萄園和其他果園中。
農(nóng)用無人機(jī)
在改變農(nóng)業(yè)的“顛覆性技術(shù)”領(lǐng)域里，無人機(jī)技術(shù)的意義可與1918年發(fā)明的“滑鐵盧小男孩”拖拉機(jī)相媲美。在農(nóng)耕發(fā)展史上，牛馬拉犁取代了人力是一大進(jìn)步，拖拉機(jī)又將農(nóng)業(yè)從過去的牛拉犁耕的日子里解脫了出來，如今結(jié)合了先進(jìn)機(jī)器人技術(shù)的無人機(jī)更是從根本上改變了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的面貌。
自20世紀(jì)80年代初以來，無人機(jī)就被用于商業(yè)用途，用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)也并非什么新鮮事。多年來，無人機(jī)一直被運(yùn)用在田野上空航拍。如今，農(nóng)業(yè)已經(jīng)迅速成為開發(fā)無人機(jī)新應(yīng)用的前沿領(lǐng)域，目前無人機(jī)的主要用途包括3D成像、地圖制作和農(nóng)作物監(jiān)測等。
Octinion公司的水果采摘機(jī)器人在溫室內(nèi)的一排排草莓間巡視，將成熟的果實(shí)采摘下來。
美國特拉華州威爾明頓Cor -teva Agriscience公司的無人機(jī)部署項(xiàng)目向廣袤的農(nóng)田派出了一隊(duì)隊(duì)的無人機(jī)，為診斷和解決農(nóng)藝、疾病和害蟲問題提供即時(shí)建議。美國北卡羅來納州羅利的Preci -sionHawk公司的技術(shù)人員指出，在田間步行采集一英畝作物樣本需要11個(gè)小時(shí)。而憑借在空中飛過時(shí)鷹隼般敏銳的視覺系統(tǒng)和先進(jìn)的傳感器，一架無人機(jī)可以在不到一天的時(shí)間里收集到500～1000英畝的農(nóng)田數(shù)據(jù)。
農(nóng)用無人機(jī)的吸引力在于：它有可能獲得關(guān)于某一地區(qū)，甚至精確到某單一作物的精確數(shù)據(jù)。根據(jù)美國麻省理工學(xué)院預(yù)測的未來發(fā)展前景，無人機(jī)還將用于土壤分析、種植、作物噴灑、灌溉和作物健康分析等。
農(nóng)用外骨骼機(jī)器人
根據(jù)美國農(nóng)業(yè)部2012年的農(nóng)業(yè)普查，目前美國農(nóng)民的平均年齡是50 58歲。勞動力老齡化是一個(gè)主要問題，特別是在中小型農(nóng)場，農(nóng)業(yè)勞動力后繼乏人是一個(gè)影響美國農(nóng)業(yè)發(fā)展的大問題。科學(xué)家們正在想辦法解決這個(gè)問題，他們的解決方案之一是為這些漸漸體弱衰老的曾經(jīng)的農(nóng)業(yè)超級英雄們設(shè)計(jì)可穿戴的外骨骼機(jī)器人（或稱“超級套裝”）。
美國弗吉尼亞理工大學(xué)的一組工程師正在研究一種輕便且易于使用的外骨骼套裝，用來減輕農(nóng)民在干活時(shí)膝蓋和背部承受的壓力。該大學(xué)的另一個(gè)小組正在研制一種可幫助患有關(guān)節(jié)炎的農(nóng)民使用的機(jī)械手套。該小組的研究人員希望50歲以上的農(nóng)民都可以使用這項(xiàng)技術(shù)，這樣他們在60多歲退休時(shí)就可以免遭許多老年性疾病帶來的痛苦了。
進(jìn)入21世紀(jì)以后，新型多功能農(nóng)業(yè)機(jī)器人開始得到日益廣泛應(yīng)用，智能化機(jī)器人也會在廣闊的田野上越來越多地代替人力完成各種農(nóng)活。農(nóng)業(yè)機(jī)器人的廣泛應(yīng)用，改變了傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)勞動方式，提高了勞動力，促進(jìn)了現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展。
農(nóng)民們一直都是勤奮的數(shù)據(jù)收集者，他們知道每畝土地的大概產(chǎn)量，或每頭奶牛大致能產(chǎn)多少奶。但是，隨著當(dāng)今世界復(fù)雜數(shù)據(jù)收集設(shè)備的出現(xiàn)，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的數(shù)據(jù)收集工作比以往任何時(shí)候都更方便、快捷和全面。現(xiàn)代農(nóng)業(yè)，尤其是在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域正處于一場高科技革命之中。
農(nóng)民們可以使用與其他產(chǎn)業(yè)整合在一起的“大數(shù)據(jù)”工具，比如無人機(jī)可以在飛越田野上空時(shí)，通過與衛(wèi)星的實(shí)時(shí)通信來收集農(nóng)田中的各種數(shù)據(jù)。物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的到來，還意味著我們生活中的任何東西都可以與WiFi相連接，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)也是如此。例如，與無線網(wǎng)絡(luò)相連的水分傳感器可以幫助農(nóng)民節(jié)約用水，它不會大水漫灌，而是只澆灌需要澆水的那部分土地。佩帶在奶牛身上的胸卡可以與全球定位系統(tǒng)相連，甚至可以與類似跑步機(jī)或運(yùn)動追蹤的設(shè)備相連，以便遠(yuǎn)程追蹤奶牛的生命體征。大多數(shù)機(jī)器人都可以通過編程讓它們擁有自主學(xué)習(xí)的能力，如施肥設(shè)備可以通過訓(xùn)練擁有“觀察”農(nóng)田實(shí)際情況的本事，只噴灑需要催肥的作物，從而為農(nóng)民節(jié)省更多的物資和資金。
未來農(nóng)業(yè)的美好前景越來越令人心馳神往。穿著牛仔工裝褲，嘴里叼著稻草的美國農(nóng)民形象己然過時(shí).機(jī)器人技術(shù)是發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的一個(gè)重要領(lǐng)域，在將精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)帶進(jìn)廣袤農(nóng)田方面具有高度的影響力。
當(dāng)今的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)面臨著諸多挑戰(zhàn)，如勞動力老齡化、廉價(jià)勞動力短缺以及環(huán)境危害和氣候變化等。但是，在未來的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中每出現(xiàn)一個(gè)問題，都將會有一種機(jī)器人或機(jī)器人設(shè)備來解決它，并涌現(xiàn)一大批掌握先進(jìn)技術(shù)的現(xiàn)代農(nóng)民。
在這場方興未艾的農(nóng)業(yè)革命中，將出現(xiàn)許多令人興奮和敬畏的機(jī)器人裝置。以下介紹的5種不同類型的機(jī)器人只是其中的代表，它們有的正在開發(fā)之中，有的已經(jīng)在農(nóng)田里不知疲倦地工作著。
水果采摘機(jī)器人
傳統(tǒng)觀念認(rèn)為機(jī)器人既笨重又笨拙，由于它們的動作不夠靈活，是無法輕柔地采摘草莓的。然而，現(xiàn)代機(jī)器人的本領(lǐng)已經(jīng)超乎我們的想象。比利時(shí)Octinion公司的Rubion機(jī)器人可以輕松而高效地代替人工采摘草莓。草莓在整個(gè)生長季節(jié)一直都在持續(xù)成熟結(jié)果，但目前卻沒有足夠的人力來連續(xù)采摘每一株植物上接連成熟結(jié)果的草莓。通常情況下，農(nóng)民會雇傭工人在草莓田里采摘一次，而在那之前或之后草莓只能任其成熟后掉落在地里腐爛掉。
因而，一種能持續(xù)不斷采摘漿果的機(jī)器人對于農(nóng)民來說是很具有吸引力的。Rubion機(jī)器人配備有一種特殊的視覺系統(tǒng)，可以檢測到成熟的果實(shí)，然后用一只柔軟的3D打印手臂將它采摘下來。Oc -tinion公司已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了這種機(jī)器人的商業(yè)化，目前正在英國和荷蘭的溫室內(nèi)推廣使用。但目前這樣的機(jī)器人所面臨的挑戰(zhàn)之一就是如何適應(yīng)傳統(tǒng)農(nóng)場的室外環(huán)境。
除草機(jī)器人
對于農(nóng)民來說，田里沒有雜草的世界是他們的夢想。20世紀(jì)之前，農(nóng)民們通常是通過機(jī)械設(shè)備犁地來清除雜草的，但是在犁地的過程中會將二氧化碳釋放到空氣中，還會增加土壤的侵蝕程度，需要更多的肥料來滋養(yǎng)土地。如今，不需擾亂土壤的免耕農(nóng)業(yè)已變得越來越流行，但這意味著除草劑的使用量正在飛速增長。而隨著除草劑使用量的增加，越來越多的雜草也會對除草劑產(chǎn)生抗藥性。
現(xiàn)在有了一個(gè)很好的解決方案，那就是FarmWise公司研發(fā)的大型除草機(jī)器人。這個(gè)農(nóng)業(yè)機(jī)器人的外形看起來更像是一臺磨冰機(jī)。美國加利福尼亞州的一個(gè)研究小組利用數(shù)百萬張圖像訓(xùn)練機(jī)器人，讓機(jī)器人學(xué)會如何區(qū)分作物和雜草，并訓(xùn)練它們精確定位每一株作物，這樣它們在清除雜草的時(shí)候就不會干擾到作物的正常生長。可以說，F(xiàn)armWise除草機(jī)器人的研發(fā)過程融合了機(jī)器學(xué)習(xí)、機(jī)器人技術(shù)和機(jī)械工程等多個(gè)領(lǐng)域內(nèi)的專業(yè)知識。
農(nóng)田巡視機(jī)器人
小型機(jī)器人的工作通常是處理各種地形問題，包括家中的地毯鋪設(shè)或者室外的草坪管理等。如今，這類機(jī)器人也出現(xiàn)在了農(nóng)田里。EarthSense公司開發(fā)的TerraSen -tia巡視機(jī)器人，其大小與除草機(jī)器人差不多，但它運(yùn)用了美國宇航局的月球和火星漫游車的機(jī)器學(xué)習(xí)和可視化編程技術(shù)并進(jìn)行了改進(jìn)。
TerraSentia巡視機(jī)器人是在美國能源部高級研究計(jì)劃部的支持下，由伊利諾伊大學(xué)厄巴納香檳分校開發(fā)的，是美國宇航局登陸月球和火星表面漫游車技術(shù)和勘察深海遙控車技術(shù)的簡化版。
根據(jù)EarthSense網(wǎng)站的說法，TerraSentia與其他車載技術(shù)系統(tǒng)相結(jié)合，可以“收集有關(guān)植物健康、生理和應(yīng)激反應(yīng)特性等的數(shù)據(jù)”。據(jù)該網(wǎng)站介紹，該機(jī)器人的設(shè)計(jì)者希望能盡快為這款機(jī)器人編寫相關(guān)的農(nóng)田巡察程序，包括測量植物幼苗健康狀況、玉米穗高度、大豆豆莢結(jié)果情況、植物生物量，以及檢測和識別植物疾病、非生物脅迫等。截至目前，這種機(jī)器人已經(jīng)被應(yīng)用在了玉米、大豆、小麥、高梁和蔬菜作物基地里，以及葡萄園和其他果園中。
農(nóng)用無人機(jī)
在改變農(nóng)業(yè)的“顛覆性技術(shù)”領(lǐng)域里，無人機(jī)技術(shù)的意義可與1918年發(fā)明的“滑鐵盧小男孩”拖拉機(jī)相媲美。在農(nóng)耕發(fā)展史上，牛馬拉犁取代了人力是一大進(jìn)步，拖拉機(jī)又將農(nóng)業(yè)從過去的牛拉犁耕的日子里解脫了出來，如今結(jié)合了先進(jìn)機(jī)器人技術(shù)的無人機(jī)更是從根本上改變了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的面貌。
自20世紀(jì)80年代初以來，無人機(jī)就被用于商業(yè)用途，用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)也并非什么新鮮事。多年來，無人機(jī)一直被運(yùn)用在田野上空航拍。如今，農(nóng)業(yè)已經(jīng)迅速成為開發(fā)無人機(jī)新應(yīng)用的前沿領(lǐng)域，目前無人機(jī)的主要用途包括3D成像、地圖制作和農(nóng)作物監(jiān)測等。
Octinion公司的水果采摘機(jī)器人在溫室內(nèi)的一排排草莓間巡視，將成熟的果實(shí)采摘下來。
美國特拉華州威爾明頓Cor -teva Agriscience公司的無人機(jī)部署項(xiàng)目向廣袤的農(nóng)田派出了一隊(duì)隊(duì)的無人機(jī)，為診斷和解決農(nóng)藝、疾病和害蟲問題提供即時(shí)建議。美國北卡羅來納州羅利的Preci -sionHawk公司的技術(shù)人員指出，在田間步行采集一英畝作物樣本需要11個(gè)小時(shí)。而憑借在空中飛過時(shí)鷹隼般敏銳的視覺系統(tǒng)和先進(jìn)的傳感器，一架無人機(jī)可以在不到一天的時(shí)間里收集到500～1000英畝的農(nóng)田數(shù)據(jù)。
農(nóng)用無人機(jī)的吸引力在于：它有可能獲得關(guān)于某一地區(qū)，甚至精確到某單一作物的精確數(shù)據(jù)。根據(jù)美國麻省理工學(xué)院預(yù)測的未來發(fā)展前景，無人機(jī)還將用于土壤分析、種植、作物噴灑、灌溉和作物健康分析等。
農(nóng)用外骨骼機(jī)器人
根據(jù)美國農(nóng)業(yè)部2012年的農(nóng)業(yè)普查，目前美國農(nóng)民的平均年齡是50 58歲。勞動力老齡化是一個(gè)主要問題，特別是在中小型農(nóng)場，農(nóng)業(yè)勞動力后繼乏人是一個(gè)影響美國農(nóng)業(yè)發(fā)展的大問題。科學(xué)家們正在想辦法解決這個(gè)問題，他們的解決方案之一是為這些漸漸體弱衰老的曾經(jīng)的農(nóng)業(yè)超級英雄們設(shè)計(jì)可穿戴的外骨骼機(jī)器人（或稱“超級套裝”）。
用于輔助提升的外骨骼機(jī)器人裝置
美國弗吉尼亞理工大學(xué)的一組工程師正在研究一種輕便且易于使用的外骨骼套裝，用來減輕農(nóng)民在干活時(shí)膝蓋和背部承受的壓力。該大學(xué)的另一個(gè)小組正在研制一種可幫助患有關(guān)節(jié)炎的農(nóng)民使用的機(jī)械手套。該小組的研究人員希望50歲以上的農(nóng)民都可以使用這項(xiàng)技術(shù)，這樣他們在60多歲退休時(shí)就可以免遭許多老年性疾病帶來的痛苦了。
進(jìn)入21世紀(jì)以后，新型多功能農(nóng)業(yè)機(jī)器人開始得到日益廣泛應(yīng)用，智能化機(jī)器人也會在廣闊的田野上越來越多地代替人力完成各種農(nóng)活。農(nóng)業(yè)機(jī)器人的廣泛應(yīng)用，改變了傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)勞動方式，提高了勞動力，促進(jìn)了現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展。
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