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科研人員研發出能種地能噴藥還能除草的機器人

2018-11-16 10:32:27  來源:網易科學人

英國一家小型機器人公司開發了一系列用于農業的定制型靈活機器人,這種機器人能夠替代現有的田間拖拉機。

農業往往被認為落后于高科技時代,對農民來說,他們的工作場所是創新技術的肥沃試驗田。他們是最早使用商用無人機的人員,也是最早使用自動駕駛技術的人員。配置自動駕駛系統的農業設備完全可以在農田這種封閉的區域有效且安全地進行工作。農業科技的最新發展是小型農業機器人,它們可以提高農作物產量,減少農業對環境的影響。

英國小型機器人公司聯合創始人本⋅斯科特-羅賓遜(Ben Scott-Robinson)表示,在過去30年里,盡管當地農作物的收入和產量并沒有發生太大變化,但農業成本一直在上升。他們正與公司的另一位創始人,同時也是農場主的山姆⋅沃森-瓊斯(Sam Watson-Jones)一起合作,試圖改變農民使用的機器。斯科特-羅賓遜解釋說:“我們在英國各地旅行了6個月,和農民討論他們想要的東西。我們會了解他們對科技的看法,以及他們面臨的各種問題和需求。”

目前,農業收入或產量沒有明顯變化,成本卻在不斷增加。許多可耕地農場正在倒閉。比較突出的額外成本是對拖拉機的投資。傳統的重型拖拉機是大多數農場中的關鍵設備,但這種機械的副作用之一是碾碎土壤,破壞環境,從而導致土壤被完全夯實。此外,化肥和化學品被噴灑在大片土地上,由于同一塊土地上的每一種植物需求并不相同,其副作用很大。

這家小型機器人公司發現,許多農民想要改變現有的方式,但他們既沒有錢也沒有技術訣竅。因此,他們決定設計一種適合這些植物的農業系統,而不是試圖讓農作物去適應機器。在當地大學博士生的幫助下,他們最終創造出了一個名叫“杰克”的機器工人,身高3米,重達250公斤,是一種基礎型機器人,可以通過吊桿進行改裝。

定制化的機器人可以完成不同的任務。通過在“杰克”身上添加非化學除草劑或噴油桿,能夠使得機器人變身“迪克”。這家小型機器人公司目前正在對“迪克”進行升級開發,可以使用電力和激光替代除草劑來殺死雜草,但目前還沒有在農田中得到有效應用。但小型機器人公司已經為“哈利”開發出了一種新型的種子發芽器,這種設備可以在合適的間隔和深度將種子埋在地下,使它們能夠有效地生長,目前正在等待專利批準。

兩位聯合創始人說,他們不會直接銷售機器人,但計劃通過收取使用費的方式讓它們為農民提供服務。

“雷切爾”(Rachel)是監控機器人,“湯姆”(Tom)的原型機,它可以獲得田間植物的圖像,并將其實現數字化。雷切爾非常小(50 x 60 x 40厘米),重約5公斤,還配備了攝像頭,它可以前后移動,收集目前植物的數據。這些數據會被轉化為農民看得到的數據和說明,從而讓農民們了解更多關于他們農作物的信息,以及需要采取什么措施來提高產量。

傳統的拖拉機可以重達31噸,而像“杰克”這樣的機器人幾乎只有它的一小部分大小。一種更緊湊的農業機器人對其工作土地產生的破壞性影響更小。然而,它可能不會像傳統拖拉機那么強大,也不能像傳統拖拉機那樣快速穿越大片田地。

為了解決這一問題,小型機器人公司開發了一個人工智能系統“威爾曼”,能夠區分“小麥”和“非小麥”。同時它還接受“雷切爾”收集數據的培訓。在“威爾曼”的指導下,小型機器人公司提供的機器人將能夠噴灑農藥和耕種土地。

該公司稱,小型機器人公司能減少95%的化學物質排放,收入增加40%和成本降低達到60%。“我們與英格蘭西北大學的哈珀⋅亞當斯(Harper Adams)合作,并通過減少化學肥料的使用來降低成本。” 斯科特-羅賓遜補充道,“我們不允許化學物質流入土壤,也不讓土壤被沖走,這樣可以讓未來的農民擁有更好的耕作條件。”

如果這種機器人能夠成功取得大規模應用的話,這種新方法將取代目前的耕作方式,后者通常涉及耕種大塊耕地。英國政府2017年的一份報告發現,農業造成的溫室氣體排放量占英國溫室氣體排放量的10%。其中農業生產排放了7.2噸的二氧化碳。

目前,小型機器人公司已經為其農場機器人申請了多項專利,并正在與農民合作進行一些小型試驗。然而,這些機器人和附加組件要到2021年才能投入商業使用。

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