• 關鍵詞： 機器人 機器人耕作
• 摘要：“農業很容易受到氣候變化的影響，因此天氣也是破壞農業發展的因素之一。所以可持續發展很重要。”這些特性要求農民通過可持續的方式，種植出更多高質量的農作物。投入機器人農作——在提高生產量的同時，也減少了資源消耗，這將會令農業勞動成為一個令人興奮的高科技職業。

　　隨著人口的不斷增長，農民們因此承受著養活更多人的壓力。據聯合國預測：到2050年，世界人口將從現在的73億上漲到97億。但人口增長，人類對他們的食物的要求也不斷提高了。2014年，僅在歐盟，有機食品市場占有率增長了7.4%，銷售額達240億歐元。除了有機食品外，農民還通過減少水和殺蟲劑的使用量，整體推動綠色農業進程。

　　德國創新公司DeepfieldRobotics的比吉特?舒爾茨(BirgitSchulz)表示：“農業很容易受到氣候變化的影響，因此天氣也是破壞農業發展的因素之一。所以可持續發展很重要。”

　　這些特性要求農民通過可持續的方式，種植出更多高質量的農作物。然而，隨著大量青年放棄了這一職業，實現這一愿景的可用勞動力也越來越少。投入機器人農作——在提高生產量的同時，也減少了資源消耗，這將會令農業勞動成為一個令人興奮的高科技職業。

　　瓦特寧根大學農業科技小組負責人阿爾伯特?范?維恩(EldertvanHenten)曾談到：“幾乎沒有人愿意每天早上五點就起床，農作是一件又累又臟的活!但未來農業的高科技性質會吸引大量的人加入這一行業，其中也包括曾放棄農業的人。”

機器人只是統籌推進精準農業的一部分。但鑒于這一可能，歐洲已經資助了至少六個機器耕作項目。

　　然而，在一個成熟的自動化農場上，我們需要做的事情還很多。

　　如種植農作物，機器人需要自主操控環境和在固定位置執行操作，如：采摘果實，噴灑農藥，播撒種子，觀察植物和數據測量。溫室內的移動通常很簡單，因為環境大多都是精心設計的，而且符合機器人移動到預測位置的軌跡。但在戶外作業時，機器人需要預先接受一組計劃，掌握其在農田中的工作位置。

　　當了解了自己的運行軌跡后，機器人便通過GPS定位系統和閉環控制系統確定自己的操作路徑。當任務是遵循一個未知的軌跡，如作物行時，視覺導航系統可以幫助機器人找到正確的路線。機器人通過無線連接一個中心操控器，不斷接受新的任務指令并報告狀態和數據。當然，想要這兩項同時進行的話，自動化農田機器人還需要更聰明的控制器，本地化設置和通訊系統。

　　從某種程度來說，這項科技就類似于應用于農業上的無人駕駛汽車。不同之處在于：農田機器人需要經常操控自身環境，采摘蔬果，以本地化的方式噴灑殺蟲劑以及播種。但這些任務都需要傳感系統、操控系統以及自動運行。

　　最近結束的一個項目RHEA研發出一系列帶有傳感器的拖拉機和空中機器人，它們可以區分出雜草和農作物，并將除草劑噴灑在需要的位置。項目負責人巴勃羅?岡薩雷斯?德?桑托斯(PabloGonzalezdeSantos)解釋了哪些技術是現在可行的：

“自動化機器人已經被廣泛應用在農業化活動中。諸如耕種、收獲等常規任務，都可以使用自動化機器人，它擁有汽車提供的準確度(當使用GNSS技術時誤差為±2厘米)。執行其他任務使用視覺導航系統追蹤軌跡時，精確度可達±7厘米。”

當涉及到使用機器人和智能工具時，未來將會是一派光明。“自動化拖拉機配備著除草劑噴霧，無人機配備著雜草監測系統，二者相互配合，可以節省75%的除草劑。而搭配車載化雜草監測系統的自動化拖拉機可以清除田野里90%的雜草。博世企業啟動的DeepfieldRobotics也做可持續耕作技術的研發。比吉特?舒爾茨談到：“我們的產品主攻傳感器網絡和機器人。”

　　他們的機器人操控并檢測種植物，然后將數據發送給農民，以幫助他們優化育種。如果裝備上“雜草穿孔機”，機器人可以直接將雜草堆到地上。DeepfieldRobotics還提供智能傳感器，可以在田野中定位。他們已經在農場上部署了網絡，監測蘆筍的生長土壤環境。

(圖為DeepfieldRobotics)

　　然而還有很多挑戰在等待著我們。巴勃羅?岡薩雷斯?德?桑托斯說到：“我們要求現有技術能識別各類水果，并分析他們在惡劣的條件的成熟程度(變化的光照條件,存在灰塵、極端溫度、風力變化),以及檢測雜草。

　　我們也需要增強機器人的定位準度，來幫助農藥應用程序優化和校準操作精確度。盡管工業機器人在工廠中展示了自己良好的準確度和速度，但由于目標對象太過柔軟纖細，目標環境障礙重重，它們在農業的應用受到了很大的限制。

　　想像一下，要從眾多植物中找到一個甜椒，這或許比從裝配線抓住一顆螺絲釘更難吧!事實證明，甜椒的采摘也是歐盟繼Crops方案后，展望2020計劃中Sweeper方案里的項目之一。

　　阿爾伯特?范?維恩說：“除了視覺導航系統，觸覺傳感器也有助于在農忙時采摘甜椒。農民肯定要用到觸感。”

(圖為Sweeperproject)

　　然而，企業想要進入這一農業領域，機器人缺乏明確的監管卻仍是一個令人頭疼的問題。

　　巴勃羅?岡薩雷斯?德?桑托斯談到：“安全是個重大的問題——機器人必須檢測周圍情況，并在撞擊等其他意外發生時，采取相應的行動保護人類、動物以及自己。目前還沒有明確誰該為自動化機器人造成的傷害負責。無人機的立法也受到限制，即使是為了研究也需要特別授權。”

　　比吉特?舒爾茨也認為安全和監管是至關重要的，同時他提出了關于如何“定義和執行機器人的自動化程度”的疑問，以及一系列的后勤問題，包括“怎樣把機器人運送到田地?怎樣使機器人運作更簡單?當機器人被卡住時怎么辦?”。

　　不過有一個好消息，農場已經收到了所需的投資，并開始引進新技術。你可以從他們的部分設備中一睹高科技產品的風采。

　　還有一個鮮為人知的事實：農業已經是采用機器人最多的領域。萊利公司，總部位于荷蘭，擁有一支超過兩萬的擠奶機器人大軍，它們遍布世界各地。萊利的AstronautA4box型號機器人能夠自主選擇奶牛擠奶，無需奶牛工的指揮。機器人給要產奶的奶牛裝上擠奶杯，為它們擠奶，擠完奶后再將擠奶杯移除。除此之外，機器人還會采集牛群的數據傳送給農民，幫助他們監測奶牛，這也有助于提高產量。

該公司還研發了清掃畜棚和給小牛喂奶的機器人。

(圖為Lely)

　　未來，將會有更多的機器人在農場協同配合。在漢諾威工業博覽會上，代表移動機器人群的MARS計劃，表明了云計算也在向農業方面發展。通過制造更多簡單靈巧的機器人，他們希望可以讓農業勞動可以更為安全可靠且多產，同時也避免了大型機器人壓實土地。通過一群機器人輪流充電和維護，也可以達成無間斷循環運作。

　　將機器人運用在農業上是件令人興奮的事。然而我們也需要考慮如何提高作物產量和可持續發展。現在進行的步驟是在創建“數字化農場”前，先研發單項作業的自動化產品，以促進農民更為完美高效的操作。但我們仍有許多工作要做。阿爾伯特?范?維恩認為在機器人真正全面應用于農業前，他們應該變得更為快速、精準、100%成功以及低成本。他又補充道，現在的趨勢就是人機合作。一個人監督指揮一群機器人工作，或是與他們一起勞作。這將會提高機器人技術的接受度和可行性，為農業勞動迎接更多的挑戰做準備。”

來源：文／機器人庫（簡書作者）