機器人技術是農業的未來嗎？

Published by Deviceplus 編輯團隊 at 2021.01.20

機器人耕作是怎樣進行的？

Hands Free Hectare是英國哈珀亞當斯大學（Harper Adams University）的一個研發項目，旨在實現沒有任何人為干預的機器人耕作。

該專案是從一款自動拖拉機開始的。這種拖拉機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。在裝置方面，該團隊從已經面世的38bhp Iseki TLE 3400小型拖拉機入手，在工程實驗室中對其進行改裝，改裝內容包括相機、雷射器以及GPS系統。

接下來，在植物生長季節，機器人被用來對農作物進行監測。透過使用空中無人機和漫遊偵察車等機器人裝置，可以對農作物進行監測，並帶回土壤樣本，以便根據資料對農作物的需求制定出相關對應措施。農業學家Kieran Walsh說：“對我來說，這是整個專案中最具挑戰性的工作之一，因為這就像讓我穿過一片田野就知道這些農作物的狀態一樣。”但是並非親自走過這一排排的田地，他是透過分析這些視訊錄影來確定雜草的程度以及作物的病害狀況的。

在整個生長季節中，該團隊使用自動化機械裝置來噴灑一系列的殺蟲劑、除草劑以及化肥。但是因為研究者的經費有限，他們用來噴灑的裝備和種植所用的拖拉機是同一台。為了儘快將拖拉機改裝為噴灑機，他們丟失了一些初次試驗中的時間基準資料。

最後一步是使用一台自動化無人駕駛聯合收割機對大麥進行收割。“這台聯合收割機所使用的系統和我們在用於噴灑、犁壟溝和翻土的拖拉機中所安裝的那些系統非常相似，有大量的執行器來對聯合收割機上安裝的所有系統進行行動和控制。”專案負責人Kit Franklin說。

可行性研究結果

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

他們做到了。他們在僅使用機器人的情況下完成了農作物的種植，但是種植的壟線看起來是歪斜的。大學機器人工程師Jonathan Gill說：“事實證明，這些無人機系統中的自動駕駛儀並沒有設計為按照直線航行。這對於它來說是沒有必要的，因為無人機的設計目的僅僅為盡可能高效的從A點到達B點。”因此，這台機器人遇到石塊的反應是繞過去，這就會造成對相鄰作物的毀壞。

第二批農作物是冬小麥，在2017年10月開始種植。這次調研的目標是透過升級軟體來提升壟線的平直度和機械工作的精確度，從而提高作物的產量。

試驗不但需要研究週期與生長週期同步，還面臨著與其他耕作方法所遇到的相同的可變條件。“在本季第一次嘗試播種時我們不得不放棄，因為雨下得太大了，拖拉機開始打滑，偏離了預定直行路線。”Franklin說。等到天氣變好之後，“拖拉機剛回到田裡時還有點難以控制，但是一旦把它固定在預定的直行路線上，與春季大麥播種過程的效率相比，它沿直行路線連續作業的效率大大提升。”

機器人耕種大麥的產量是每公頃4.5公噸，比傳統農業6.8公噸的收成少了51%。當然，投入該試驗性項目的時間和金錢也是遠超傳統耕作方式的。

但實際上，團隊享受到了這項可行性研究的成果，也就是用他們所收穫的大麥釀造了一些啤酒。

來源：Hands Free Hectare

在農業中使用機器人耕作的潛在影響

儘管機器人耕作對食品工業的影響尚未被討論，但是從理論上來說，在技術價格均等化後，機器人技術有望增加產量，從而使食品價格降低。隨著世界人口的增長，增加作物產量將是獲取足夠食物的關鍵。

此外，單件工業農場裝置到自動化小型拖拉機機群的轉變，能夠減輕壓實土壤的重型機械的重量，從而改善土壤品質。讓土壤更健康對於機器人耕作來說看起來只是很小的一個功效，《科學美國人》的一位撰稿人解釋說：“採用能夠保持土壤品質的耕作方式是達到一個穩定、具有抗災能力的農業系統的關鍵”，“破壞土壤的耕作方式，從長遠來看，會削弱人類的耕作能力，影響獲取足夠食物的可持續性。”

機器人耕作也可以將附加資料程式館和天氣預報模式進行整合。理論上，自動駕駛的拖拉機可以透過即時氣象資料來確定種植、收割或者施肥的時間。如果想要在家中進行此類分析，您可以使用我們的基於Arduino和ROHM感測器的DIY智慧花園設計來收集本地資料，並於氣象資料相結合。

在業界內，對這種創新設計的反應與通常情況相反。年齡稍長的人對這項技術充滿熱情，而年輕人則對此表示懷疑。“過去三十年來坐在拖拉機上進行耕種的人，認為坐在拖拉機上並不能實現對時間的有效利用——他們更欣賞這種技術。” 一名應屆畢業生專案合夥人Martin Abell說。根據他自己作為農民的經驗，Abell說：“透過自動轉向裝置來實現沿直線耕種，人們可以節省出更多的時間去研究作物，以進行更好的管理。”

用機器人耕種是個好主意嗎？

雖然農場到餐桌的過程讓人聯想起一雙飽經風霜的手從富饒的黑土地裡收穫新鮮蔬菜的質樸畫面，現實中的耕作要困難得多。在工業化農場，低薪工人在烈日下進行長時間勞作。這遠沒有市場行銷口號想要引導我們相信的畫面那麼迷人。

隨著機器人技術和AI技術逐漸融入各種業界，可以有理由預測到它們也將會成為農業的一部分。況且，我們已經看到在其他業界中機器人是如何取代低薪崗位的，就像自動化縫紉機在紡織工業所表現的那樣。

隨著時間的推移，這種日新月異的技術將會給經濟帶來巨變，同時會使就業市場轉型。這讓很多人感到擔憂，不知道這種變化後的經濟將會是什麼樣。在最近一場麻省理工學院（MIT）舉辦的“AI與就業的未來” 主題峰會上，校長L. Rafael Reif說：“百分之七十二的美國人表示，他們對於機器人和電腦可以完成多種人類工作的未來表示擔憂。”他補充說：“這種推測是指現有的崗位流失，並且大家無法勝任產生的新崗位，但是AI正在取代那些工作。新的就業機會過剩，卻沒有足夠的人來勝任這些職位。”

麥肯錫全球研究所發表的一項分析預測了2030年的就業形勢。報告說：“收入的兩極分化可能會持續下去。”大部分新增的就業崗位將來自於高薪職業。一些低薪職業的就業崗位將會有所增加，比如醫護助理或者教學助理。但是，報告稱：“中等收入職業的就業崗位數量將有最大幅度的下降。”

這就是為什麼白宮在2016年發佈的關於人工智慧、自動化和經濟的政策簡報中提倡在STEM領域的教育中把重點放更多地放在電腦科學上。這種培訓會使人們為滿足未來自動化產業中更大的科技需求做好準備。

對其他農業科技感興趣嗎？這些農民正在使用烏克蘭的零件來維修他們的拖拉機，以便他們在約翰迪爾“授權”的維修店之外進行維修。