機(jī)器人技術(shù)是農(nóng)業(yè)的未來(lái)嗎？

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來(lái)源：Hands Free Hectare

一項(xiàng)名為“Hands Free Hectare”的試驗(yàn)性農(nóng)業(yè)項(xiàng)目目前已開展到第二年，有望成為簡(jiǎn)化農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的有效方法。

機(jī)器人耕作是怎樣進(jìn)行的？

Hands Free Hectare是英國(guó)哈珀亞當(dāng)斯大學(xué)（Harper Adams University）的一個(gè)研發(fā)項(xiàng)目，旨在實(shí)現(xiàn)沒(méi)有任何人為干預(yù)的機(jī)器人耕作。

該項(xiàng)目是從一款自動(dòng)拖拉機(jī)開始的。這種拖拉機(jī)可以在泥土中犁出壟溝，將大麥種子以特定的深度和間距種植。在設(shè)備方面，該團(tuán)隊(duì)從已經(jīng)面世的38bhp Iseki TLE 3400緊湊型拖拉機(jī)入手，在工程實(shí)驗(yàn)室中對(duì)其進(jìn)行改裝，改裝內(nèi)容包括攝像頭、激光器以及GPS系統(tǒng)。

接下來(lái)，在植物生長(zhǎng)季節(jié)，機(jī)器人被用來(lái)對(duì)農(nóng)作物進(jìn)行監(jiān)測(cè)。通過(guò)使用空中無(wú)人機(jī)和漫游偵察車等機(jī)器人設(shè)備，可以對(duì)農(nóng)作物進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并帶回土壤樣本，以便根據(jù)數(shù)據(jù)對(duì)農(nóng)作物的需求制定出相關(guān)應(yīng)對(duì)措施。農(nóng)業(yè)學(xué)家Kieran Walsh說(shuō)：“對(duì)我來(lái)說(shuō)，這是整個(gè)項(xiàng)目中最具挑戰(zhàn)性的工作之一，因?yàn)檫@就像讓我穿過(guò)一片田野就知道這些農(nóng)作物的狀態(tài)一樣?！钡遣⒎怯H自走過(guò)這一排排的田地，他是通過(guò)分析這些視頻錄像來(lái)確定雜草的程度以及作物的病害狀況的。

在整個(gè)生長(zhǎng)季節(jié)中，該團(tuán)隊(duì)使用自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備來(lái)噴灑一系列的殺蟲劑、除草劑以及化肥。但是因?yàn)檠芯空叩慕?jīng)費(fèi)有限，他們用來(lái)噴灑的裝備和種植所用的拖拉機(jī)是同一臺(tái)。為了盡快將拖拉機(jī)改裝為噴灑機(jī)，他們丟失了一些初次試驗(yàn)中的時(shí)間基準(zhǔn)數(shù)據(jù)。

最后一步是使用一臺(tái)自動(dòng)化無(wú)人駕駛聯(lián)合收割機(jī)對(duì)大麥進(jìn)行收割?！斑@臺(tái)聯(lián)合收割機(jī)所使用的系統(tǒng)和我們?cè)谟糜趪姙?、犁壟溝和翻土的拖拉機(jī)中所安裝的那些系統(tǒng)非常相似，有大量的執(zhí)行器來(lái)對(duì)聯(lián)合收割機(jī)上安裝的所有系統(tǒng)進(jìn)行移動(dòng)和控制?！表?xiàng)目負(fù)責(zé)人Kit Franklin說(shuō)。

可行性研究結(jié)果

第一批農(nóng)作物是大麥，在2016年9月開始種植，在2017年的春天完成收割。這一階段的目標(biāo)是證明機(jī)器人耕作的可能性。“我們僅僅使用了目前已有的科技和開源軟件?！表?xiàng)目合作方Precision Decisions的機(jī)電一體化研究員Martin Abell介紹 。

他們做到了。他們?cè)趦H使用機(jī)器人的情況下完成了農(nóng)作物的種植，但是種植的壟線看起來(lái)是歪斜的。大學(xué)機(jī)器人工程師Jonathan Gill說(shuō)：“事實(shí)證明，這些無(wú)人機(jī)系統(tǒng)中的自動(dòng)駕駛儀并沒(méi)有設(shè)計(jì)為按照直線航行。這對(duì)于它來(lái)說(shuō)是沒(méi)有必要的，因?yàn)闊o(wú)人機(jī)的設(shè)計(jì)目的僅僅為盡可能高效的從A點(diǎn)到達(dá)B點(diǎn)。”因此，這臺(tái)機(jī)器人遇到石塊的反應(yīng)是繞過(guò)去，這就會(huì)造成對(duì)相鄰作物的毀壞。

第二批農(nóng)作物是冬小麥，在2017年10月開始種植。這次調(diào)研的目標(biāo)是通過(guò)升級(jí)軟件來(lái)提升壟線的平直度和機(jī)械工作的精確度，從而提高作物的產(chǎn)量。

試驗(yàn)不但需要研究周期與生長(zhǎng)周期同步，還面臨著與其他耕作方法所遇到的相同的可變條件?！霸诒炯镜谝淮螄L試播種時(shí)我們不得不放棄，因?yàn)橛晗碌锰罅?，拖拉機(jī)開始打滑，偏離了預(yù)定直行路線?！盕ranklin說(shuō)。等到天氣變好之后，“拖拉機(jī)剛回到田里時(shí)還有點(diǎn)難以控制，但是一旦把它固定在預(yù)定的直行路線上，與春季大麥播種過(guò)程的效率相比，它沿直行路線連續(xù)作業(yè)的效率大大提升?！?/p>

機(jī)器人耕種大麥的產(chǎn)量是每公頃4.5公噸，比傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)6.8公噸的收成少了51%。當(dāng)然，投入該試驗(yàn)性項(xiàng)目的時(shí)間和金錢也是遠(yuǎn)超傳統(tǒng)耕作方式的。

但實(shí)際上，團(tuán)隊(duì)享受到了這項(xiàng)可行性研究的成果，也就是用他們所收獲的大麥釀造了一些啤酒。

來(lái)源：Hands Free Hectare

在農(nóng)業(yè)中使用機(jī)器人耕作的潛在影響

盡管機(jī)器人耕作對(duì)食品工業(yè)的影響尚未被討論，但是從理論上來(lái)說(shuō)，在技術(shù)價(jià)格均等化后，機(jī)器人技術(shù)有望增加產(chǎn)量，從而使食品價(jià)格降低。隨著世界人口的增長(zhǎng)，增加作物產(chǎn)量將是獲取足夠食物的關(guān)鍵。

此外，單件工業(yè)農(nóng)場(chǎng)設(shè)備到自動(dòng)化小型拖拉機(jī)機(jī)群的轉(zhuǎn)變，能夠減輕壓實(shí)土壤的重型機(jī)械的重量，從而改善土壤質(zhì)量。讓土壤更健康對(duì)于機(jī)器人耕作來(lái)說(shuō)看起來(lái)只是很小的一個(gè)功效，《科學(xué)美國(guó)人》的一位撰稿人解釋說(shuō)：“采用能夠保持土壤質(zhì)量的耕作方式是達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定、具有抗災(zāi)能力的農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的關(guān)鍵”，“破壞土壤的耕作方式，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，會(huì)削弱人類的耕作能力，影響獲取足夠食物的可持續(xù)性?！?/p>

機(jī)器人耕作也可以將附加數(shù)據(jù)庫(kù)和天氣預(yù)報(bào)模式進(jìn)行整合。理論上，自動(dòng)駕駛的拖拉機(jī)可以通過(guò)實(shí)時(shí)氣象數(shù)據(jù)來(lái)確定種植、收割或者施肥的時(shí)間。如果想要在家中進(jìn)行此類分析，您可以使用我們的基于Arduino和ROHM傳感器的DIY智能花園設(shè)計(jì)來(lái)收集本地?cái)?shù)據(jù)，并于氣象數(shù)據(jù)相結(jié)合。

在行業(yè)內(nèi)，對(duì)這種創(chuàng)新設(shè)計(jì)的反應(yīng)與通常情況相反。年齡稍長(zhǎng)的人對(duì)這項(xiàng)技術(shù)充滿熱情，而年輕人則對(duì)此表示懷疑?！斑^(guò)去三十年來(lái)坐在拖拉機(jī)上進(jìn)行耕種的人，認(rèn)為坐在拖拉機(jī)上并不能實(shí)現(xiàn)對(duì)時(shí)間的有效利用——他們更欣賞這種技術(shù)?！?一名應(yīng)屆畢業(yè)生項(xiàng)目合伙人Martin Abell說(shuō)。 根據(jù)他自己作為農(nóng)民的經(jīng)驗(yàn)，Abell說(shuō)：“通過(guò)自動(dòng)轉(zhuǎn)向裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)沿直線耕種，人們可以節(jié)省出更多的時(shí)間去研究作物，以進(jìn)行更好的管理。”

用機(jī)器人耕種是個(gè)好主意嗎？

雖然農(nóng)場(chǎng)到餐桌的過(guò)程讓人聯(lián)想起一雙飽經(jīng)風(fēng)霜的手從富饒的黑土地里收獲新鮮蔬菜的質(zhì)樸畫面，現(xiàn)實(shí)中的耕作要困難得多。在工業(yè)化農(nóng)場(chǎng)，低薪工人在烈日下進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間勞作。這遠(yuǎn)沒(méi)有市場(chǎng)營(yíng)銷口號(hào)想要引導(dǎo)我們相信的畫面那么迷人。

隨著機(jī)器人技術(shù)和AI技術(shù)逐漸融入各種行業(yè)，可以有理由預(yù)測(cè)到它們也將會(huì)成為農(nóng)業(yè)的一部分。況且，我們已經(jīng)看到在其他行業(yè)中機(jī)器人是如何取代低薪崗位的，就像自動(dòng)化縫紉機(jī)在紡織工業(yè)所表現(xiàn)的那樣。

隨著時(shí)間的推移，這種日新月異的技術(shù)將會(huì)給經(jīng)濟(jì)帶來(lái)巨變，同時(shí)會(huì)使就業(yè)市場(chǎng)轉(zhuǎn)型。這讓很多人感到擔(dān)憂，不知道這種變化后的經(jīng)濟(jì)將會(huì)是什么樣。在最近一場(chǎng)麻省理工學(xué)院（MIT）舉辦的“AI與就業(yè)的未來(lái)” 主題峰會(huì)上，校長(zhǎng)L. Rafael Reif說(shuō)：“百分之七十二的美國(guó)人表示，他們對(duì)于機(jī)器人和計(jì)算機(jī)可以完成多種人類工作的未來(lái)表示擔(dān)憂?！彼a(bǔ)充說(shuō)：“這種推測(cè)是指現(xiàn)有的崗位流失，并且大家無(wú)法勝任產(chǎn)生的新崗位，但是AI正在取代那些工作。新的就業(yè)機(jī)會(huì)過(guò)剩，卻沒(méi)有足夠的人來(lái)勝任這些職位?！?/p>

麥肯錫全球研究所發(fā)表的一項(xiàng)分析預(yù)測(cè)了2030年的就業(yè)形勢(shì)。報(bào)告說(shuō)：“收入的兩極分化可能會(huì)持續(xù)下去?！贝蟛糠中略龅木蜆I(yè)崗位將來(lái)自于高薪職業(yè)。一些低薪職業(yè)的就業(yè)崗位將會(huì)有所增加，比如醫(yī)護(hù)助理或者教學(xué)助理。但是，報(bào)告稱：“中等收入職業(yè)的就業(yè)崗位數(shù)量將有最大幅度的下降?！?/p>

這就是為什么白宮在2016年發(fā)布的關(guān)于人工智能、自動(dòng)化和經(jīng)濟(jì)的政策簡(jiǎn)報(bào)中提倡在STEM領(lǐng)域的教育中把重點(diǎn)放更多地放在計(jì)算機(jī)科學(xué)上。這種培訓(xùn)會(huì)使人們?yōu)闈M足未來(lái)自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)中更大的科技需求做好準(zhǔn)備。

對(duì)其他農(nóng)業(yè)科技感興趣嗎？這些農(nóng)民正在使用烏克蘭的零件來(lái)維修他們的拖拉機(jī)，以便他們?cè)诩s翰迪爾“授權(quán)”的維修店之外進(jìn)行維修。

DevicePlus 編輯團(tuán)隊(duì)

設(shè)備升級(jí)版適用于所有熱愛(ài)電子和機(jī)電一體化的人。

審核編輯黃宇