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机器人和人工智能 助力智慧农业

来源: 时间:2021-02-24
  农业可持续性是一个关乎人类的问题。但是,拯救人类的可能是机器人。当前,农业生产面临劳动力老化严重的问题控制工程网版权所有,新一代工人寻求更少的劳动强度,导致人员短缺,而自动化技术和人工智能(AI)将有助于缓解这些问题带来的影响。自动驾驶农业机械和自主无人机的出现,意味着农民可以花更多的时间专注于更可持续的收成和利润。数据挖掘和预测分析变得更普遍,使农民能够做出更好的决策,最大化资源利用并优化产量。
  机器人和机器学习正帮助促进新的、更具可持续性的农业生产方法的发展,这些方法将农业纳入其中以节省资源,减少化学药品并缩短上市时间。种植户、温室和垂直农场提供了更具可持续性、更新鲜的选择,全世界的人们应该能够吃得更好、更干净、更健康和更实惠。农场正在变得更高科技,信息更灵通,并有能力以更少的资源生产更多的产品。
自动导航结合传感器、机器人技术和人工智能,帮助精准农业执行自动收获任务。图片来源:RIA
 
  精密传感器和机器视觉
  John Deere公司是农业、建筑和林业机械的全球制造商,年销售额达374亿美元。这家位于Moline的公司提供创新的农机产品和服务,帮助以土地为生的人。 该公司推出的 Deere S700系列联合收割机采用了最新的智能谷物收割技术。
  “它实际上是利用图像来识别单个玉米粒何时受损的,”Deere精密农业集团自动化策略负责人Joel Hergenreter特说:“机器人技术人员知道如何调整联合收割机,确保各个玉米粒不会被损坏。” 
  该系列大吨位联合收割机具有机载机器人和AI技术。Deere自2003年以来就一直关注自主导航领域。自推出AutoTrac以来, Deere配置了机械传感器和视觉传感器(摄像机)来识别作物行,并确保喷雾器和收割机可以在行间行驶,不会损坏农作物。传感器融合用于接收来自GPS接收器、机械传感器和视觉传感器的信号,以实现自动转向。Hergenreter说,该公司的大多数大型农业设备都具有“自动驾驶能力”,精确度可达到英寸级,运行速度提高50%。
直观的触摸屏显示控制工程网版权所有,使大量实时数据和分析工具触手可及,使操作员可以在田间移动时监视、调整机器并从机器中学习。 
 
  在某些应用中,Deere采用人工智能技术使得除草剂的消耗量只有以前的10%。 “机器每50毫秒处理一张图像,” Hergenreter说,“并将其与容量为30万的图片库进行比较,仅针对杂草。”
  自主机器人采摘
  2018年成立的Root AI公司,致力于使用传统的专有机器人硬件以及先进的软件,来扩展工业机器人增值领域。农业机器人技术通常涉及定制设备,这些设备专注于特定任务或特定类型的农作物。Root AI让模块化协作机器人在农场工作,并配置了人工智能功能。该公司推出的智能机器人收割系统Virgo,是可以运行在移动平台上的标准工业级协作机器人,它配置了计算机视觉,以及用于抓取各种新鲜农产品的定制手臂末端工具(EOAT)和机载智能,使该装置能够在田间进行灵巧的工作。
  联合创始人兼首席执行官Josh Lessing表示,Root AI专注于人工智能技术和算法的最新进展,特别是在复杂环境中寻找单个物体的计算机视觉软件,结合云通信和机器学习,使机器人能够在复杂的现实世界环境中进行工作。
软驱动抓手可处理供应链中各种尺寸和形状的食物。
 
  在美国的一些大型商业温室中,Virgo机器人被应用于采摘成熟西红柿的测试。其它特种作物也需要大量熟练、灵巧的劳动力。多变性使自动化技术的应用面临挑战性。
  “通过跟踪特种作物行业最大的未得到满足的需求之一,我们引起了人们的关注。” Lessing说:番茄收入中的30%至40%要用于支付人力成本。采摘工作对体力的要求非常高CONTROL ENGINEERING China版权所有,而且季节性很强,并且“寻找劳动力来满足需求的能力正在日益受到考验。”
先进的视觉感应、人工智能和定制的末端工具,使协作式SCADA机器人可以直接从葡萄藤上摘取成熟的葡萄。
 
  灵活抓取提升效率
  软性机器抓手制造商Soft Robotics公司的首席执行官Carl Vause表示,由于劳动力短缺和流程效率低下,那些无法及时进入市场的农产品和其它易腐烂的食品就会被浪费掉。Soft Robotics推出的软性机器抓手在多变的应用中具有很高的优势,例如在电子商务、商店补给和交付、按尺寸和形状分类的产品、膳食套件以及高混合/大批量制造的产品,如化妆品和消费品等。这款机器抓手与机器视觉相结合,可以定位生菜头和自动刀片CONTROL ENGINEERING China版权所有,以将生菜头与茎部分开,从而帮助种植者收获不同种类的生菜和其它绿叶蔬菜。
  随着农场学会像精益工厂一样运作,机器人技术和人工智能将迎接挑战。高科技、更清洁和丰富的数据,正在为可持续发展的智慧农业未来打好基础。(作者:Tanya M. Anandan)
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