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这篇文章来源于DevicePlus.com英语网站的翻译稿。

来源:Hands Free Hectare

一项名为“Hands Free Hectare”的试验性农业项目目前已开展到第二年,有望成为简化农业产业的有效方法。

机器人耕作是怎样进行的?

Hands Free Hectare是英国哈珀亚当斯大学(Harper Adams University)的一个研发项目,旨在实现没有任何人为干预的机器人耕作。

该项目是从一款自动拖拉机开始的。这种拖拉机可以在泥土中犁出垄沟,将大麦种子以特定的深度和间距种植。在设备方面,该团队从已经面世的38bhp Iseki TLE 3400紧凑型拖拉机入手,在工程实验室中对其进行改装,改装内容包括摄像头、激光器以及GPS系统。

接下来,在植物生长季节,机器人被用来对农作物进行监测。通过使用空中无人机和漫游侦察车等机器人设备,可以对农作物进行监测,并带回土壤样本,以便根据数据对农作物的需求制定出相关应对措施。农业学家Kieran Walsh说:“对我来说,这是整个项目中最具挑战性的工作之一,因为这就像让我穿过一片田野就知道这些农作物的状态一样。”但是并非亲自走过这一排排的田地,他是通过分析这些视频录像来确定杂草的程度以及作物的病害状况的。

在整个生长季节中,该团队使用自动化机械设备来喷洒一系列的杀虫剂、除草剂以及化肥。但是因为研究者的经费有限,他们用来喷洒的装备和种植所用的拖拉机是同一台。为了尽快将拖拉机改装为喷洒机,他们丢失了一些初次试验中的时间基准数据。

最后一步是使用一台自动化无人驾驶联合收割机对大麦进行收割。“这台联合收割机所使用的系统和我们在用于喷洒、犁垄沟和翻土的拖拉机中所安装的那些系统非常相似,有大量的执行器来对联合收割机上安装的所有系统进行移动和控制。”项目负责人Kit Franklin

可行性研究结果

第一批农作物是大麦,在2016年9月开始种植,在2017年的春天完成收割。这一阶段的目标是证明机器人耕作的可能性。“我们仅仅使用了目前已有的科技和开源软件。”项目合作方Precision Decisions的机电一体化研究员Martin Abell介绍 。

他们做到了。他们在仅使用机器人的情况下完成了农作物的种植,但是种植的垄线看起来是歪斜的。大学机器人工程师Jonathan Gill:“事实证明,这些无人机系统中的自动驾驶仪并没有设计为按照直线航行。这对于它来说是没有必要的,因为无人机的设计目的仅仅为尽可能高效的从A点到达B点。”因此,这台机器人遇到石块的反应是绕过去,这就会造成对相邻作物的毁坏。

第二批农作物是冬小麦,在2017年10月开始种植。这次调研的目标是通过升级软件来提升垄线的平直度和机械工作的精确度,从而提高作物的产量。

试验不但需要研究周期与生长周期同步,还面临着与其他耕作方法所遇到的相同的可变条件。“在本季第一次尝试播种时我们不得不放弃,因为雨下得太大了,拖拉机开始打滑,偏离了预定直行路线。”Franklin说。等到天气变好之后,“拖拉机刚回到田里时还有点难以控制,但是一旦把它固定在预定的直行路线上,与春季大麦播种过程的效率相比,它沿直行路线连续作业的效率大大提升。”

机器人耕种大麦的产量是每公顷4.5公吨,比传统农业6.8公吨的收成少了51%。当然,投入该试验性项目的时间和金钱也是远超传统耕作方式的。

但实际上,团队享受到了这项可行性研究的成果,也就是用他们所收获的大麦酿造了一些啤酒。

来源:Hands Free Hectare

在农业中使用机器人耕作的潜在影响

尽管机器人耕作对食品工业的影响尚未被讨论,但是从理论上来说,在技术价格均等化后,机器人技术有望增加产量,从而使食品价格降低。随着世界人口的增长,增加作物产量将是获取足够食物的关键。

此外,单件工业农场设备到自动化小型拖拉机机群的转变,能够减轻压实土壤的重型机械的重量,从而改善土壤质量。让土壤更健康对于机器人耕作来说看起来只是很小的一个功效,《科学美国人》的一位撰稿人解释说:“采用能够保持土壤质量的耕作方式是达到一个稳定、具有抗灾能力的农业系统的关键”,“破坏土壤的耕作方式,从长远来看,会削弱人类的耕作能力,影响获取足够食物的可持续性。”

机器人耕作也可以将附加数据库和天气预报模式进行整合。理论上,自动驾驶的拖拉机可以通过实时气象数据来确定种植、收割或者施肥的时间。如果想要在家中进行此类分析,您可以使用我们的基于Arduino和ROHM传感器的DIY智能花园设计来收集本地数据,并于气象数据相结合。

在行业内,对这种创新设计的反应与通常情况相反。年龄稍长的人对这项技术充满热情,而年轻人则对此表示怀疑。“过去三十年来坐在拖拉机上进行耕种的人,认为坐在拖拉机上并不能实现对时间的有效利用——他们更欣赏这种技术。” 一名应届毕业生项目合伙人Martin Abell说。 根据他自己作为农民的经验,Abell说:“通过自动转向装置来实现沿直线耕种,人们可以节省出更多的时间去研究作物,以进行更好的管理。”

用机器人耕种是个好主意吗?

虽然农场到餐桌的过程让人联想起一双饱经风霜的手从富饶的黑土地里收获新鲜蔬菜的质朴画面,现实中的耕作要困难得多。在工业化农场,低薪工人在烈日下进行长时间劳作。这远没有市场营销口号想要引导我们相信的画面那么迷人。

随着机器人技术和AI技术逐渐融入各种行业,可以有理由预测到它们也将会成为农业的一部分。况且,我们已经看到在其他行业中机器人是如何取代低薪岗位的,就像自动化缝纫机在纺织工业所表现的那样。

随着时间的推移,这种日新月异的技术将会给经济带来巨变,同时会使就业市场转型。这让很多人感到担忧,不知道这种变化后的经济将会是什么样。在最近一场麻省理工学院(MIT)举办的“AI与就业的未来” 主题峰会上,校长L. Rafael Reif说:“百分之七十二的美国人表示,他们对于机器人和计算机可以完成多种人类工作的未来表示担忧。”他补充说:“这种推测是指现有的岗位流失,并且大家无法胜任产生的新岗位,但是AI正在取代那些工作。新的就业机会过剩,却没有足够的人来胜任这些职位。”

麦肯锡全球研究所发表的一项分析预测了2030年的就业形势。报告说:“收入的两极分化可能会持续下去。”大部分新增的就业岗位将来自于高薪职业。一些低薪职业的就业岗位将会有所增加,比如医护助理或者教学助理。但是,报告称:“中等收入职业的就业岗位数量将有最大幅度的下降。”

这就是为什么白宫在2016年发布的关于人工智能、自动化和经济的政策简报中提倡在STEM领域的教育中把重点放更多地放在计算机科学上。这种培训会使人们为满足未来自动化产业中更大的科技需求做好准备。

对其他农业科技感兴趣吗?这些农民正在使用乌克兰的零件来维修他们的拖拉机,以便他们在约翰迪尔“授权”的维修店之外进行维修。

DevicePlus 编辑团队
DevicePlus 编辑团队

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