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外媒:机器人和无人机正在成为农业替代农民的主力军

2021-03-29 09:20 性质:原创 作者:无人系统网 来源:无人系统网
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这辆小型的滚动车辆看起来有点像科幻电影里的东西,它在美国堪萨斯州立大学北农学农场的一片荒地上缓慢移动。这辆农业机器任在类似于陆军坦克的踏板上滚动,但一...

这辆小型的滚动车辆看起来有点像科幻电影里的东西,它在美国堪萨斯州立大学北农学农场的一片荒地上缓慢移动。

这辆农业机器任在类似于陆军坦克的踏板上滚动,但一系列复杂的附件表明了另一种东西。这台高2英尺、宽3英尺的机器是由美国堪萨斯州立大学(K-State)农业工程师丹-弗利波(Dan Flippo)和他的学生为农场工作而建造的,他们正在测试它切割狭窄沟渠和齐心协力播种的能力。

机器人可以帮助农民完成一些工作,同时提供大量信息,帮助种植、管理和收获更好的作物。他们这一天的工作是对不远的未来农业的一瞥,届时,由计算机程序引导的小型机器将完成部分工作,并为农民提供大量信息,他们可以用来种植、管理和收获更好的作物。

Flippo说:

"我们并不是要接管拖拉机,也不是要摆脱拖拉机,我们是要制造更多的粮食。到2050年,地球将有接近100亿人口,而现在我们还不能满足所需的粮食产量。"

农业的大部分领域已经被某种形式的技术所触及,无论是拖拉机上的传感器,可以精确测量种植和施肥率,还是连接在无人机上的热红外相机,可以飞到农田上空,检测农作物的水分或昆虫压力。甚至还有能给奶牛挤奶的机械臂。

美国堪萨斯州立大学生物和农业工程副教授Ajay Sharda说:

"我认为农民已经准备好了一切容易采用的东西,这给他们提供了一个可靠和自信的信息来源。这是他们的底线。他们不可能花费数小时和数小时来设置它或运行它们。"

这其中就有堪萨斯州立大学这样的大学的机会,近年来,堪萨斯州立大学在将技术融入美国农场方面建立了相当大的势头。

田野里的流浪者

Flippo的车队包括几辆作为电动轮椅度过其第一生命的车辆。学生们--其中包括本科生和毕业生--正在使用电机和外壳来定制在农场上服务于特定用途的机器。Flippo说:

"我们正在建造的有不同的类别。第一个是漫游者类别。这将像一个微波炉大小的机器人。它们的目的是出去侦察田地,这很重要,因为人类可以很好地侦察,但没有人愿意整天在田地里走来走去。"

当昆虫学家出去寻找田地里的害虫时,他们可能会看两三个点,然后对整个田地做出判断。漫游者可以覆盖整个田野,也许会在夜间工作,并提供整个田野的害虫压力数据。

Flippo说:

"那里有一些问题,比如如果它坏了,你就得去田里找。"他指出,工程师们还需要考虑到该车能保持多长时间的充电,它如何处理田间的车辙,以及它是否能遵循行间的正确路径。

"但是,"他补充道,"这些小型漫游车可以持续地穿过田地,并且比人类能更好地跟踪田地。"

K-State还在制造比漫游器稍大的机器,称为农业无人机。弗利波说,这些机器人是 "工作的主力",比如他们最近正在测试的播种装置。农用无人机有可能被用来将化学品罐运到田地的某个区域,或者在大型拖拉机无法安全前往的地方,如坡度较大的山丘上种植种子。

更大的机器人,有的有割草机大小,有的有床架大小,能够胜任更常规的农业工作,比如拉动小麦的圆盘钻、探田和种田。但弗利波指出,随着机器人的体积越来越大,公司和农民对安全问题更加关注。目前,K-State并没有在研究更大的机器人。

检测和对有害昆虫的反击

2019年1月,Flippo、Sharda和K-State昆虫学家Brian McCornack通过美国农业部的国家机器人计划获得了882,920美元的资助,用于研究利用机器人检测和战胜作物田里的昆虫。根据美国农业部的数据,农民每年喷洒价值近150亿美元的化学品,但仍有37%的作物产量因虫害而损失。

Sharda说,K-State的小组正在研究一款漫游车,该车的前部有一个传感器,可以检测昆虫,比如高粱田里的蚜虫。该传感器将有能力检测蚜虫的浓度--它们的尺寸不超过八分之一英寸--是否超过临界值。当昆虫的浓度超过临界值时,机器人将向安装在车辆后部的喷雾器发出信号。喷雾器接收到这个信号后,立即知道应该对该区域进行处理。

Sharda说:

"我们要同步系统,以便根据车辆看到昆虫的瞬间,它将开始向后喷洒,并在该区域周围建立一个缓冲区。"换句话说,它将喷洒到昆虫被感知的点之外,这样我们就建立了一个完整的控制区域。"

Sharda指出,从作物冠层下方喷洒将有助于在需要的地方控制更多的化学品,并减少喷雾漂移。最终,这意味着减少化学品的使用,减少农民支付的费用。

天空之眼

Sharda还在领导一个项目,利用无人驾驶飞行器(最著名的是无人机)来侦察农田的水压力。这个为期四年的项目正在帮助农民更有效地安排灌溉,因为他们更好地了解田地中比其他地区更紧张的区域。

研究人员在无人机上安装了红外热像仪,它们在田野上空几百英尺的地方飞行。相机测量整个田地的冠层温度,将大量信息发送到地面上的计算机,该计算机将数据啮合成一个模型,为农民提供灌溉该田地的指导。

Sharda说,最终,这套系统可以与地面机器人的信息结合起来,让农民更清楚地了解作物的用水需求。K-State还在推进无人机技术,以检测农作物田里的昆虫压力。

Sharda说:

"关于无人机,我认为农民对他们所看到的东西越来越有信心。有很多大学和很多公司正在进行研究,他们在美国各地的许多英亩土地上花费了大量资源,以使这些模型更加强大。人工智能能力肯定在提高。"

谁来做这项工作?

农民可能会对采用一些新技术犹豫不决,因为坦率地说,农业可能是非常个人化的。农民喜欢驾驶拖拉机,检查他们的作物和牲畜,甚至做一些艰苦的工作。

但关于农场劳动力的统计数据显示,该行业可能需要帮助。美国农业部资助的机构--国家农业和农村发展政策中心2013年的一份报告显示,农业很容易受到 "劳动力供应冲击,这可能会增加成本,威胁到一些农民收获劳动密集型作物的能力"。

美国农业面临的现实是,它可能面临着愿意从事体力要求高、报酬低的农业工作的劳动力萎缩。

"你知道,农业已经存在了很久,"弗利波说。我们真的很擅长快速地把种子种到地里,但也许现在是重新思考的时候了。它真的需要什么 让这些种子在地面上?试想一下,如果我们能有一群小型机器人去做这些工作。它们可以覆盖整个田地,完成工作。而且它们可以整夜工作。"

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