专栏名称: 农业行业观察

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农业机器人：全球农民的革命性工具

农业行业观察 · 公众号 · · 2024-11-10 20:10

正文

农业机器人已被证明是世界各地农民的宝贵工具。自工业革命以来，农业变得越来越机械化和自动化，人工智能将这种自动化提升到更高的水平，人工智能的使用与现在的“精准农业”相交，减少了肥料、杀虫剂、除草剂和水等投入，同时提高产量。

农业航空机器人

使用空中无人机从空中检查农作物已经很成熟。航空成像提供了有关作物健康和土壤条件的宝贵见解。监测作物生长的公认方法是使用归一化差异植被指数（NDVI）地图。但这不仅仅是被动检查数据的问题。NDVI数据可以下载到拖拉机上。智能农场设备使用数据来控制肥料的施用。

农业中使用的无人机（UAV）主要有三种类型。

一是固定翼无人机。 固定翼无人机的机翼像飞机一样，通常只有一个或两个螺旋桨。这种无人机可以在空中停留的时间比旋翼型更长，对于当今庞大的农场来说，长时间的飞行是一个优势，但是它们需要一条光滑的起飞和着陆跑道，并且比直升机更难驾驶。

二是旋翼无人机。 旋翼无人机有多个旋翼，像直升机一样带有叶片，最常见的配置具有四个旋翼（四轴飞行器）或六个旋翼，一些无人机还有更多，旋翼无人机比固定翼无人机更容易控制，因为它们可以垂直起飞和降落，所以它们不需要着陆跑道，旋翼无人机通常比固定翼型号便宜。

三是混合无人机。 混合动力无人机垂直起飞，然后可以在飞行中切换到滑翔模式，因此，它们结合了其他两种无人机的优点，混合动力无人机承诺固定翼无人机的飞行时间更长，旋翼型飞机易于使用，然而，混合动力无人机更复杂、更重、更昂贵。该技术也不像其他两种类型那样成熟。

播种和喷洒机器人

用于播种和喷洒的无人机仍然是一个新事物，但它们是商用的。农用车辆中的一些大牌现在提供自动喷洒和播种无人机。

任何想要在美国驾驶起飞时重量超过55磅的无人机（包括货物）的无人机飞行员都需要通过美国联邦航空管理局（FAA）申请特别豁免。因此，许多无人机制造商限制了他们的有效载荷能力以避免这一障碍。

播种无人机主要用于覆盖作物。采用种植覆盖作物的做法是一种土壤健康做法。覆盖作物有助于限制土壤侵蚀并减少径流中的污染。空中无人机最适合在拖拉机和农作物喷洒机难以到达的地方播种。

对于喷涂和播种无人机，有效载荷能力是一个关键因素。需要注意水箱的大小和喷雾宽度。无人机必须具有足够强大的电池和提升能力。这些因素的组合将决定一次可以喷洒多少英亩。

更复杂的无人机有一个野外站，为无人机提供大本营。一家供应商提供具有自动储罐加注功能的现场工作站。现场工作站还可以完全自主地将旧电池换成新电池。先进的自主喷涂无人机利用雷达和其他传感器，使它们能够避开障碍物。

大多数无人机都是电池供电的。然而，有些人使用燃料。燃料增加了它们的有效载荷能力和飞行时间。

水果和蔬菜收获机器人

水果和蔬菜收获机器人仍处于原型阶段。他们显示出巨大的希望。

收割机器人的手臂末端工具（EoAT）因每种作物而异。例如，辣椒表面光滑、蜡状，非常适合用吸盘夹住。西红柿比辣椒更脆弱，因此机器人使用软指抓手，在拉动水果以将其与植物分开时扭曲水果。草莓更加娇嫩，需要格外小心才能收获。例如，一个收割机器人在握住物品的同时使用茎刀，以避免在拉动时瘀伤。

人工智能辅助视觉检测成熟度并规划机械臂的路径以拔出目标。一些收割机器人具有骑在轮式底座上的关节臂。其他人则在铁路上旅行或使用军用车辆等轨道。

一个特别引人注目的收割机器人有两架空中无人机。无人机通过提供电力的脐带连接到轮式推车上。无人机在推车旁边飞行，使用计算机视觉找到成熟的水果并使用抓手将其摘下。采摘后，无人机将作物放入推车的垃圾箱中。推车向下移动，而拴在推车上的无人机根据需要重新定位。