機器人技術是農(nóng)業(yè)的未來嗎？
日期： 2020-05-22 來源：文旅中國
雖然農(nóng)業(yè)是一個非常傳統(tǒng)的領域，但它也無法抵御科技進步的力量。如今，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)正處于一場技術革命之中。
由于室內(nèi)農(nóng)業(yè)的盈利能力日益增強、成本不斷增加并且缺少勞動力，機器人技術正在迅速推動農(nóng)業(yè)革命。最初，大型企業(yè)樂于使用科學技術來使員工的工作更加輕松：基于GPS的收割機、機器人輔助擠奶機等創(chuàng)新技術無疑提高了效率，但是這些機器仍需要人工操作。
農(nóng)業(yè)機器人可以提高產(chǎn)量，填補勞動力缺口。他們可以代替人們自主完成枯燥和重復的任務，可以使農(nóng)民更加注重管理?？傊瑱C器人技術在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)領域不論對生產(chǎn)者還是消費者都大有益處。一些最顯著的好處是：
• 降低生產(chǎn)成本；
• 促進生產(chǎn)者和消費者之間的信息共享；
• 改善供應鏈；
• 提高勞動效率，降低成本；
• 減少食物浪費，提高產(chǎn)量；
• 增強財務的可持續(xù)性。
下面，我們將探討機器人技術重新定義農(nóng)業(yè)的五種方式。
一、室內(nèi)/城市農(nóng)業(yè)
農(nóng)業(yè)已經(jīng)不限于戶外農(nóng)場?，F(xiàn)在，室內(nèi)農(nóng)場在全球范圍內(nèi)占地230萬平方英尺，這一數(shù)字還在增長?？偛课挥诩~約布魯克林的Agrilyst（一家用 SaaS 和數(shù)據(jù)分析來改善室內(nèi)農(nóng)業(yè)的公司）預計，室內(nèi)農(nóng)業(yè)的擴張將達到2200萬平方英尺，約505英畝土地——盡管這只是美國目前9億英畝耕地的一小部分，但產(chǎn)量方面，室內(nèi)農(nóng)場比室外農(nóng)場有更大的優(yōu)勢。
“首先，室內(nèi)農(nóng)場占用的空間更少，需要的人力資源也更少。另一個優(yōu)勢來自每英畝的平均產(chǎn)量——數(shù)據(jù)顯示，室內(nèi)種植番茄和綠葉蔬菜等作物的農(nóng)場產(chǎn)量，是室外農(nóng)場的10倍以上。”馬薩諸塞州薩默維爾市的一家名為Root AI的新公司認為，它們可以大幅度提高產(chǎn)量。
這部分是通過優(yōu)化LED進行光合作用的光譜、精確的養(yǎng)分施用和自動采集來實現(xiàn)的。雖然城市農(nóng)業(yè)減少了運輸糧食對環(huán)境的影響，但目前這些類型的作業(yè)會消耗大量電力，僅針對高價值農(nóng)作物才有利可圖。機器人效率的提高以及消費者對本地食品的持續(xù)需求可能會推動這些應用的普及。
一個典型的例子是Root AI公司的機器人——Virgo（處女座）。它可以挑選像西紅柿和草莓一樣精致脆弱的農(nóng)產(chǎn)品。這是來自哈佛大學和賓夕法尼亞大學的兩位年輕的機器人企業(yè)家的創(chuàng)新，讓機器人在不擠壓西紅柿、草莓或生菜的困難任務下進行工作。
Root AI的聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官Josh Lessig在接受采訪時表示，該技術在食品行業(yè)的應用非常廣泛：“就像你會為了使一個精致的食物不受破壞，買一個靈巧的軟夾持器，這個有助于你保持食品質(zhì)量的機械設計，非常容易管理。”Virgo處女座機器人不僅擅長收割和采摘，當它在室內(nèi)農(nóng)場采摘西紅柿時，它也會檢查作物以評估它們的健康狀況，并在需要的地方修剪藤蔓。它可以觀察和處理成熟的果實，使機器人能夠比人類更高效地連續(xù)種植作物。
Root AI的手臂上有一個攝像頭，可以近距離觀察水果或蔬菜。機器人旁邊的另一個攝像頭收集彩色圖像和三維深度信息，以提供觀察植被的更大視角——該公司使用人工智能來檢測植物中的任何不規(guī)則現(xiàn)象，并為圖像貼上標簽供人類審查。Root AI使用專有的視覺處理技術來測量水果的成熟度、大小和質(zhì)量。
二、畜牧業(yè)
從生產(chǎn)者的角度來看，與種植業(yè)相比，畜牧業(yè)更加受益于機器人技術的使用。
例如加拿大一家名為Cainthus的企業(yè)就應用“牛臉識別”結合算法，幫助農(nóng)場主更好的發(fā)現(xiàn)奶牛的健康狀況、發(fā)情狀況等。在類似解決方案中，還可以通過傳感器識別奶牛步態(tài)，幫助農(nóng)場主識別出跛腳奶牛。
三、農(nóng)業(yè)無人機
裝備有熱成像和紅外成像技術的無人機正日益自主地運行并傳輸數(shù)據(jù)。
與無人機相關的一些應用有：
作物監(jiān)測；
土壤評估；
植物出苗和種群；
作物保護；
實時作物保險報告；
灌溉排水規(guī)劃；
收割計劃。
更典型的案例，還有通過無人機獲取農(nóng)作物的各類圖像，再通過智能分析發(fā)現(xiàn)影響農(nóng)作物產(chǎn)量的異?，F(xiàn)象，比如：雜草的入侵、農(nóng)作物養(yǎng)分不足、天氣災害以及病蟲害等。讓農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者更及時準備應對方案。
當然，無人機技術不僅限于農(nóng)業(yè)，它也是植物栽培、植物保護操作中最有用的技術之一。
植保無人機便是精準施肥領域中已較為常見的一種應用，這一領域也已經(jīng)有兩家頭部企業(yè)——大疆農(nóng)業(yè)和極飛科技。大疆在2015年進入農(nóng)業(yè)領域，采用低價策略收割了一批中小品牌的市場份額——2018年底推出的新款產(chǎn)品T16為31888元。而極飛科技在2019年年初推出的P系列基礎款價格在5萬元上下，據(jù)極飛科技提供數(shù)據(jù)，公司去年出貨量預計約2萬臺，年營收可達10億元。
極飛科技農(nóng)業(yè)無人機的應用主要在圖像采集和精準投放兩個方向——前者有能搭載測繪和多光譜相機的極飛極俠；后者則有能夠?qū)崿F(xiàn)空中噴灑和播種的P系列植保無人機，其中P系列2019款植保無人機系統(tǒng)已支持多種全自助飛行作業(yè)模式，適用于平原、山地、丘陵、梯田等多種地形，能夠完成針對大田、果園的噴灑任務。
四、商用割草機
農(nóng)業(yè)中使用的某些機器人技術植根于其他行業(yè)。例如，在炎熱的天氣里，自動割草機一直是房主們的夢想。
這項最早出現(xiàn)在家用自動吸塵器中的技術后來被搬到了戶外。自動割草機使用傳感器和GPS導航以準確和安全地完成需要長期體力勞動或機器操作員的任務。
割草機中使用的技術正在向工業(yè)化規(guī)模發(fā)展。隨著收割機、種植機和化肥/農(nóng)藥噴灑機器人的體積越來越小，它們?yōu)樾⌒透咝мr(nóng)業(yè)作業(yè)再次成為常態(tài)奠定了基礎，這將改變一個日益由大規(guī)模經(jīng)營主導的行業(yè)。
比少用90%除草劑的方式更好的只有根本不用除草劑——這意味著你可以貼上有機標簽并把農(nóng)作物售價翻一倍。舊金山初創(chuàng)公司FarmWise成立于2016年，迄今已獲得2020萬美元的投資，并開發(fā)出一款8000磅重的機器人，它可以不使用任何殺蟲劑就清潔地除草。不僅僅是除草，該公司的機器人使用計算機視覺來感知每個工廠的各種信息。每天，他們的機器人可以為一個大約40萬人口的中型城市除草。
五、區(qū)塊鏈增強了可追溯性
區(qū)塊鏈技術已應用于農(nóng)業(yè)運營，以增強從農(nóng)場到餐桌的可追溯性。由于食品健康安全事件層出不窮，人們對這種可追溯性的需求日益高漲。
區(qū)塊鏈通過掃描條形碼來映射數(shù)據(jù)并將其提供給價值鏈上的用戶。通過對機器人進行分級和分類，這些條形碼將自動應用并鏈接到整個價值鏈。
有關種子、農(nóng)場位置、收割、儲存、供應鏈和最終用戶的數(shù)據(jù)提供了產(chǎn)品整個生命周期的詳細描述。這些信息不僅為消費者提供了透明度以及產(chǎn)品從農(nóng)場到餐桌的時間表，而且還降低了生產(chǎn)者的風險，提供了具有成本效益的供應鏈分析，以優(yōu)化利潤。
總結：
與發(fā)達國家相比，中國農(nóng)業(yè)機器人起步較晚，但隨著國家經(jīng)濟和科技的快速發(fā)展，以及農(nóng)業(yè)自動化和城鎮(zhèn)化進程的不斷加快，國家加大了對農(nóng)業(yè)機械化發(fā)展的扶持力度，比如政府方面發(fā)布了《農(nóng)機裝備發(fā)展行動方案（2016-2025）》等系列文件，要求利用農(nóng)業(yè)機器人等農(nóng)業(yè)機械的有效供給能力，提升現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平，促進我國從農(nóng)機制造大國向農(nóng)機制造強國轉變。
中國農(nóng)業(yè)機器人已經(jīng)迎來了良好發(fā)展期，農(nóng)業(yè)領域的機器人技術將以快速的步伐開始變革。針對農(nóng)業(yè)機器人應用場景的規(guī)?；?、產(chǎn)業(yè)化探索也正在進行當中。到2050年，世界人口將達到100億。世界的未來取決于用更少的資源養(yǎng)活更多人的能力，而機器人自動化是成功的關鍵。
雖然農(nóng)業(yè)是一個非常傳統(tǒng)的領域，但它也無法抵御科技進步的力量。如今，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)正處于一場技術革命之中。
由于室內(nèi)農(nóng)業(yè)的盈利能力日益增強、成本不斷增加并且缺少勞動力，機器人技術正在迅速推動農(nóng)業(yè)革命。最初，大型企業(yè)樂于使用科學技術來使員工的工作更加輕松：基于GPS的收割機、機器人輔助擠奶機等創(chuàng)新技術無疑提高了效率，但是這些機器仍需要人工操作。
農(nóng)業(yè)機器人可以提高產(chǎn)量，填補勞動力缺口。他們可以代替人們自主完成枯燥和重復的任務，可以使農(nóng)民更加注重管理?？傊瑱C器人技術在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)領域不論對生產(chǎn)者還是消費者都大有益處。一些最顯著的好處是：
• 降低生產(chǎn)成本；
• 促進生產(chǎn)者和消費者之間的信息共享；
• 改善供應鏈；
• 提高勞動效率，降低成本；
• 減少食物浪費，提高產(chǎn)量；
• 增強財務的可持續(xù)性。
下面，我們將探討機器人技術重新定義農(nóng)業(yè)的五種方式。
一、室內(nèi)/城市農(nóng)業(yè)
農(nóng)業(yè)已經(jīng)不限于戶外農(nóng)場?，F(xiàn)在，室內(nèi)農(nóng)場在全球范圍內(nèi)占地230萬平方英尺，這一數(shù)字還在增長?？偛课挥诩~約布魯克林的Agrilyst（一家用 SaaS 和數(shù)據(jù)分析來改善室內(nèi)農(nóng)業(yè)的公司）預計，室內(nèi)農(nóng)業(yè)的擴張將達到2200萬平方英尺，約505英畝土地——盡管這只是美國目前9億英畝耕地的一小部分，但產(chǎn)量方面，室內(nèi)農(nóng)場比室外農(nóng)場有更大的優(yōu)勢。
“首先，室內(nèi)農(nóng)場占用的空間更少，需要的人力資源也更少。另一個優(yōu)勢來自每英畝的平均產(chǎn)量——數(shù)據(jù)顯示，室內(nèi)種植番茄和綠葉蔬菜等作物的農(nóng)場產(chǎn)量，是室外農(nóng)場的10倍以上。”馬薩諸塞州薩默維爾市的一家名為Root AI的新公司認為，它們可以大幅度提高產(chǎn)量。
這部分是通過優(yōu)化LED進行光合作用的光譜、精確的養(yǎng)分施用和自動采集來實現(xiàn)的。雖然城市農(nóng)業(yè)減少了運輸糧食對環(huán)境的影響，但目前這些類型的作業(yè)會消耗大量電力，僅針對高價值農(nóng)作物才有利可圖。機器人效率的提高以及消費者對本地食品的持續(xù)需求可能會推動這些應用的普及。
一個典型的例子是Root AI公司的機器人——Virgo（處女座）。它可以挑選像西紅柿和草莓一樣精致脆弱的農(nóng)產(chǎn)品。這是來自哈佛大學和賓夕法尼亞大學的兩位年輕的機器人企業(yè)家的創(chuàng)新，讓機器人在不擠壓西紅柿、草莓或生菜的困難任務下進行工作。
Root AI的聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官Josh Lessig在接受采訪時表示，該技術在食品行業(yè)的應用非常廣泛：“就像你會為了使一個精致的食物不受破壞，買一個靈巧的軟夾持器，這個有助于你保持食品質(zhì)量的機械設計，非常容易管理。”Virgo處女座機器人不僅擅長收割和采摘，當它在室內(nèi)農(nóng)場采摘西紅柿時，它也會檢查作物以評估它們的健康狀況，并在需要的地方修剪藤蔓。它可以觀察和處理成熟的果實，使機器人能夠比人類更高效地連續(xù)種植作物。
Root AI的手臂上有一個攝像頭，可以近距離觀察水果或蔬菜。機器人旁邊的另一個攝像頭收集彩色圖像和三維深度信息，以提供觀察植被的更大視角——該公司使用人工智能來檢測植物中的任何不規(guī)則現(xiàn)象，并為圖像貼上標簽供人類審查。Root AI使用專有的視覺處理技術來測量水果的成熟度、大小和質(zhì)量。
二、畜牧業(yè)
從生產(chǎn)者的角度來看，與種植業(yè)相比，畜牧業(yè)更加受益于機器人技術的使用。
例如加拿大一家名為Cainthus的企業(yè)就應用“牛臉識別”結合算法，幫助農(nóng)場主更好的發(fā)現(xiàn)奶牛的健康狀況、發(fā)情狀況等。在類似解決方案中，還可以通過傳感器識別奶牛步態(tài)，幫助農(nóng)場主識別出跛腳奶牛。
三、農(nóng)業(yè)無人機
裝備有熱成像和紅外成像技術的無人機正日益自主地運行并傳輸數(shù)據(jù)。
與無人機相關的一些應用有：
作物監(jiān)測；
土壤評估；
植物出苗和種群；
作物保護；
實時作物保險報告；
灌溉排水規(guī)劃；
收割計劃。
更典型的案例，還有通過無人機獲取農(nóng)作物的各類圖像，再通過智能分析發(fā)現(xiàn)影響農(nóng)作物產(chǎn)量的異?，F(xiàn)象，比如：雜草的入侵、農(nóng)作物養(yǎng)分不足、天氣災害以及病蟲害等。讓農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者更及時準備應對方案。
當然，無人機技術不僅限于農(nóng)業(yè)，它也是植物栽培、植物保護操作中最有用的技術之一。
植保無人機便是精準施肥領域中已較為常見的一種應用，這一領域也已經(jīng)有兩家頭部企業(yè)——大疆農(nóng)業(yè)和極飛科技。大疆在2015年進入農(nóng)業(yè)領域，采用低價策略收割了一批中小品牌的市場份額——2018年底推出的新款產(chǎn)品T16為31888元。而極飛科技在2019年年初推出的P系列基礎款價格在5萬元上下，據(jù)極飛科技提供數(shù)據(jù)，公司去年出貨量預計約2萬臺，年營收可達10億元。
極飛科技農(nóng)業(yè)無人機的應用主要在圖像采集和精準投放兩個方向——前者有能搭載測繪和多光譜相機的極飛極俠；后者則有能夠?qū)崿F(xiàn)空中噴灑和播種的P系列植保無人機，其中P系列2019款植保無人機系統(tǒng)已支持多種全自助飛行作業(yè)模式，適用于平原、山地、丘陵、梯田等多種地形，能夠完成針對大田、果園的噴灑任務。
四、商用割草機
農(nóng)業(yè)中使用的某些機器人技術植根于其他行業(yè)。例如，在炎熱的天氣里，自動割草機一直是房主們的夢想。
這項最早出現(xiàn)在家用自動吸塵器中的技術后來被搬到了戶外。自動割草機使用傳感器和GPS導航以準確和安全地完成需要長期體力勞動或機器操作員的任務。
割草機中使用的技術正在向工業(yè)化規(guī)模發(fā)展。隨著收割機、種植機和化肥/農(nóng)藥噴灑機器人的體積越來越小，它們?yōu)樾⌒透咝мr(nóng)業(yè)作業(yè)再次成為常態(tài)奠定了基礎，這將改變一個日益由大規(guī)模經(jīng)營主導的行業(yè)。
比少用90%除草劑的方式更好的只有根本不用除草劑——這意味著你可以貼上有機標簽并把農(nóng)作物售價翻一倍。舊金山初創(chuàng)公司FarmWise成立于2016年，迄今已獲得2020萬美元的投資，并開發(fā)出一款8000磅重的機器人，它可以不使用任何殺蟲劑就清潔地除草。不僅僅是除草，該公司的機器人使用計算機視覺來感知每個工廠的各種信息。每天，他們的機器人可以為一個大約40萬人口的中型城市除草。
五、區(qū)塊鏈增強了可追溯性
區(qū)塊鏈技術已應用于農(nóng)業(yè)運營，以增強從農(nóng)場到餐桌的可追溯性。由于食品健康安全事件層出不窮，人們對這種可追溯性的需求日益高漲。
區(qū)塊鏈通過掃描條形碼來映射數(shù)據(jù)并將其提供給價值鏈上的用戶。通過對機器人進行分級和分類，這些條形碼將自動應用并鏈接到整個價值鏈。
有關種子、農(nóng)場位置、收割、儲存、供應鏈和最終用戶的數(shù)據(jù)提供了產(chǎn)品整個生命周期的詳細描述。這些信息不僅為消費者提供了透明度以及產(chǎn)品從農(nóng)場到餐桌的時間表，而且還降低了生產(chǎn)者的風險，提供了具有成本效益的供應鏈分析，以優(yōu)化利潤。
總結：
與發(fā)達國家相比，中國農(nóng)業(yè)機器人起步較晚，但隨著國家經(jīng)濟和科技的快速發(fā)展，以及農(nóng)業(yè)自動化和城鎮(zhèn)化進程的不斷加快，國家加大了對農(nóng)業(yè)機械化發(fā)展的扶持力度，比如政府方面發(fā)布了《農(nóng)機裝備發(fā)展行動方案（2016-2025）》等系列文件，要求利用農(nóng)業(yè)機器人等農(nóng)業(yè)機械的有效供給能力，提升現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平，促進我國從農(nóng)機制造大國向農(nóng)機制造強國轉變。
中國農(nóng)業(yè)機器人已經(jīng)迎來了良好發(fā)展期，農(nóng)業(yè)領域的機器人技術將以快速的步伐開始變革。針對農(nóng)業(yè)機器人應用場景的規(guī)?；?、產(chǎn)業(yè)化探索也正在進行當中。到2050年，世界人口將達到100億。世界的未來取決于用更少的資源養(yǎng)活更多人的能力，而機器人自動化是成功的關鍵。
