起飛！農(nóng)業(yè)機(jī)器人正當(dāng)時(shí)

農(nóng)業(yè)機(jī)器人已被證明是世界各地農(nóng)民的寶貴工具。自工業(yè)革命以來(lái)，農(nóng)業(yè)變得越來(lái)越機(jī)械化和自動(dòng)化，人工智能將這種自動(dòng)化提升到更高的水平，人工智能的使用與現(xiàn)在的“精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)”相交，減少了肥料、殺蟲(chóng)劑、除草劑和水等投入，同時(shí)提高產(chǎn)量。

農(nóng)業(yè)航空機(jī)器人

使用空中無(wú)人機(jī)從空中檢查農(nóng)作物已經(jīng)很成熟。航空成像提供了有關(guān)作物健康和土壤條件的寶貴見(jiàn)解。監(jiān)測(cè)作物生長(zhǎng)的公認(rèn)方法是使用歸一化差異植被指數(shù)（NDVI）地圖。但這不僅僅是被動(dòng)檢查數(shù)據(jù)的問(wèn)題。NDVI數(shù)據(jù)可以下載到拖拉機(jī)上。智能農(nóng)場(chǎng)設(shè)備使用數(shù)據(jù)來(lái)控制肥料的施用。

農(nóng)業(yè)中使用的無(wú)人機(jī)（UAV）主要有三種類(lèi)型。

一是固定翼無(wú)人機(jī)。固定翼無(wú)人機(jī)的機(jī)翼像飛機(jī)一樣，通常只有一個(gè)或兩個(gè)螺旋槳。這種無(wú)人機(jī)可以在空中停留的時(shí)間比旋翼型更長(zhǎng)，對(duì)于當(dāng)今龐大的農(nóng)場(chǎng)來(lái)說(shuō)，長(zhǎng)時(shí)間的飛行是一個(gè)優(yōu)勢(shì)，但是它們需要一條光滑的起飛和著陸跑道，并且比直升機(jī)更難駕駛。

二是旋翼無(wú)人機(jī)。旋翼無(wú)人機(jī)有多個(gè)旋翼，像直升機(jī)一樣帶有葉片，最常見(jiàn)的配置具有四個(gè)旋翼（四軸飛行器）或六個(gè)旋翼，一些無(wú)人機(jī)還有更多，旋翼無(wú)人機(jī)比固定翼無(wú)人機(jī)更容易控制，因?yàn)樗鼈兛梢源怪逼痫w和降落，所以它們不需要著陸跑道，旋翼無(wú)人機(jī)通常比固定翼型號(hào)便宜。

三是混合無(wú)人機(jī)。混合動(dòng)力無(wú)人機(jī)垂直起飛，然后可以在飛行中切換到滑翔模式，因此，它們結(jié)合了其他兩種無(wú)人機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，混合動(dòng)力無(wú)人機(jī)承諾固定翼無(wú)人機(jī)的飛行時(shí)間更長(zhǎng)，旋翼型飛機(jī)易于使用，然而，混合動(dòng)力無(wú)人機(jī)更復(fù)雜、更重、更昂貴。 該技術(shù)也不像其他兩種類(lèi)型那樣成熟。

播種和噴灑機(jī)器人

用于播種和噴灑的無(wú)人機(jī)仍然是一個(gè)新事物，但它們是商用的。 農(nóng)用車(chē)輛中的一些大牌現(xiàn)在提供自動(dòng)噴灑和播種無(wú)人機(jī)。

任何想要在美國(guó)駕駛起飛時(shí)重量超過(guò)55磅的無(wú)人機(jī)（包括貨物）的無(wú)人機(jī)飛行員都需要通過(guò)美國(guó)聯(lián)邦航空管理局（FAA）申請(qǐng)?zhí)貏e豁免。 因此，許多無(wú)人機(jī)制造商限制了他們的有效載荷能力以避免這一障礙。

播種無(wú)人機(jī)主要用于覆蓋作物。采用種植覆蓋作物的做法是一種土壤健康做法。覆蓋作物有助于限制土壤侵蝕并減少?gòu)搅髦械奈廴尽？罩袩o(wú)人機(jī)最適合在拖拉機(jī)和農(nóng)作物噴灑機(jī)難以到達(dá)的地方播種。 對(duì)于噴涂和播種無(wú)人機(jī)，有效載荷能力是一個(gè)關(guān)鍵因素。需要注意水箱的大小和噴霧寬度。無(wú)人機(jī)必須具有足夠強(qiáng)大的電池和提升能力。這些因素的組合將決定一次可以噴灑多少英畝。

更復(fù)雜的無(wú)人機(jī)有一個(gè)野外站，為無(wú)人機(jī)提供大本營(yíng)。一家供應(yīng)商提供具有自動(dòng)儲(chǔ)罐加注功能的現(xiàn)場(chǎng)工作站。現(xiàn)場(chǎng)工作站還可以完全自主地將舊電池?fù)Q成新電池。先進(jìn)的自主噴涂無(wú)人機(jī)利用雷達(dá)和其他傳感器，使它們能夠避開(kāi)障礙物。 大多數(shù)無(wú)人機(jī)都是電池供電的。然而，有些人使用燃料。燃料增加了它們的有效載荷能力和飛行時(shí)間。

水果盒蔬菜收獲機(jī)器人

水果和蔬菜收獲機(jī)器人仍處于原型階段。他們顯示出巨大的希望。 收割機(jī)器人的手臂末端工具（EoAT）因每種作物而異。例如，辣椒表面光滑、蠟狀，非常適合用吸盤(pán)夾住。西紅柿比辣椒更脆弱，因此機(jī)器人使用軟指抓手，在拉動(dòng)水果以將其與植物分開(kāi)時(shí)扭曲水果。草莓更加?jì)赡郏枰裢庑⌒牟拍苁斋@。例如，一個(gè)收割機(jī)器人在握住物品的同時(shí)使用莖刀，以避免在拉動(dòng)時(shí)瘀傷。

人工智能輔助視覺(jué)檢測(cè)成熟度并規(guī)劃?rùn)C(jī)械臂的路徑以拔出目標(biāo)。 一些收割機(jī)器人具有騎在輪式底座上的關(guān)節(jié)臂。 其他人則在鐵路上旅行或使用軍用車(chē)輛等軌道。

一個(gè)特別引人注目的收割機(jī)器人有兩架空中無(wú)人機(jī)。 無(wú)人機(jī)通過(guò)提供電力的臍帶連接到輪式推車(chē)上。 無(wú)人機(jī)在推車(chē)旁邊飛行，使用計(jì)算機(jī)視覺(jué)找到成熟的水果并使用抓手將其摘下。 采摘后，無(wú)人機(jī)將作物放入推車(chē)的垃圾箱中。 推車(chē)向下移動(dòng)，而拴在推車(chē)上的無(wú)人機(jī)根據(jù)需要重新定位。

在苗圃中，一項(xiàng)必不可少但累人且耗時(shí)的任務(wù)是將盆栽植物隔開(kāi)。 當(dāng)小時(shí)，觀賞灌木和幼樹(shù)可以緊密地放在一起，以最大限度地利用可用空間。 隨著它們的生長(zhǎng)和變大，這些植物需要空間來(lái)變得茂盛和廣泛。

對(duì)于果園來(lái)說(shuō)，將水果從采摘地點(diǎn)拖回收集點(diǎn)是AMR的一個(gè)很好的應(yīng)用。 AMR通過(guò)自主跟蹤人類(lèi)采摘者來(lái)協(xié)助他們。 機(jī)器人攜帶托盤(pán)或箱子，工人可以將采摘的水果放入其中。 當(dāng)托盤(pán)裝滿時(shí)，機(jī)器人自主移動(dòng)到收集區(qū)域。 因此，機(jī)器人消除了原本需要的行走。 它通過(guò)使工人能夠繼續(xù)采摘來(lái)提高生產(chǎn)力。 有些供應(yīng)商提供這種機(jī)器人。

除草機(jī)器人

對(duì)于商業(yè)農(nóng)業(yè)，一些除草機(jī)器人使用微劑量的除草劑。 機(jī)器人沿著作物行自主移動(dòng)。 它使用計(jì)算機(jī)視覺(jué)來(lái)區(qū)分雜草和作物。 當(dāng)發(fā)現(xiàn)雜草時(shí)，機(jī)器人執(zhí)行器會(huì)伸出援手。 少量農(nóng)藥直接沉積在雜草上。 因此，使用的化學(xué)品要少得多。 另一種方法是使用激光去除雜草。 因此，該方法不使用化學(xué)品，并被認(rèn)證為有機(jī)物。

溫室機(jī)器人

室內(nèi)農(nóng)業(yè)激增。 在室內(nèi)種植提供了更可控的環(huán)境，有利于精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)。 降低溫室的關(guān)鍵成本是LED燈。 如今的LED提供與白熾燈泡相同的光強(qiáng)度，功耗降低85%。 AI控制照明、溫度、二氧化碳和濕度。 氣候可以根據(jù)每種作物的需求量身定制。

室內(nèi)農(nóng)業(yè)的缺點(diǎn)是它是能源密集型的。 因此，這樣的農(nóng)場(chǎng)只對(duì)水果和蔬菜等高價(jià)值作物具有經(jīng)濟(jì)意義。 試圖在里面種植小麥或谷物不會(huì)獲利。 然而，室內(nèi)農(nóng)業(yè)的產(chǎn)量要高得多。 對(duì)于許多作物來(lái)說(shuō)，這可能是一個(gè)有吸引力的投資選擇。