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農(nóng)業(yè)機(jī)器人的創(chuàng)新實(shí)踐

2024-11-12  來自: 成都鑫芯電子科技有限公司 瀏覽次數(shù):47

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,農(nóng)業(yè)變得越來越機(jī)械化和自動化,人工智能將這種自動化提升到更高的水平,人工智能的使用,減少了肥料、殺蟲劑、除草劑和水等投入,同時提高產(chǎn)量。


農(nóng)業(yè)航空機(jī)器人

使用空中無人機(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解。監(jiān)測作物生長的公認(rèn)方法是使用歸一化差異植被指數(shù)(NDVI)地圖。但這不僅僅是被動檢查數(shù)據(jù)的問題。NDVI數(shù)據(jù)可以下載到拖拉機(jī)上。智能農(nóng)場設(shè)備使用數(shù)據(jù)來控制肥料的施用。

農(nóng)業(yè)中使用的無人機(jī)(UAV)主要有三種類型。

一是固定翼無人機(jī)。固定翼無人機(jī)的機(jī)翼像飛機(jī)一樣,通常只有一個或兩個螺旋槳。這種無人機(jī)可以在空中停留的時間比旋翼型更長,對于當(dāng)今龐大的農(nóng)場來說,長時間的飛行是一個優(yōu)勢,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。

二是旋翼無人機(jī)。旋翼無人機(jī)有多個旋翼,像直升機(jī)一樣帶有葉片,常見的配置具有四個旋翼(四軸飛行器)或六個旋翼,一些無人機(jī)還有更多,旋翼無人機(jī)比固定翼無人機(jī)更容易控制,因為它們可以垂直起飛和降落,所以它們不需要著陸跑道,旋翼無人機(jī)通常比固定翼型號便宜。

三是混合無人機(jī)?;旌蟿恿o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)合了其他兩種無人機(jī)的優(yōu)點(diǎn),混合動力無人機(jī)承諾固定翼無人機(jī)的飛行時間更長,旋翼型飛機(jī)易于使用,然而,混合動力無人機(jī)更復(fù)雜、更重、更昂貴。該技術(shù)也不像其他兩種類型那樣成熟。


播種和噴灑機(jī)器人

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

任何想要在美國駕駛起飛時重量超過55磅的無人機(jī)(包括貨物)的無人機(jī)飛行員都需要通過美國聯(lián)邦航空管理局(FAA)申請?zhí)貏e豁免。因此,許多無人機(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徑流中的污染。空中無人機(jī)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。對于噴涂和播種無人機(jī),有效載荷能力是一個關(guān)鍵因素。需要注意水箱的大小和噴霧寬度。無人機(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)雜的無人機(jī)有一個野外站,為無人機(jī)提供大本營。一家供應(yīng)商提供具有自動儲罐加注功能的現(xiàn)場工作站?,F(xiàn)場工作站還可以完全自主地將舊電池?fù)Q成新電池。先進(jìn)的自主噴涂無人機(jī)利用雷達(dá)和其他傳感器,使它們能夠避開障礙物。大多數(shù)無人機(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間。


水果和蔬菜收獲機(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,在拉動水果以將其與植物分開時扭曲水果。草莓更加嬌嫩,需要格外小心才能收獲。例如,一個收割機(jī)器人在握住物品的同時使用莖刀,以避免在拉動時瘀傷。

人工智能輔助視覺檢測成熟度并規(guī)劃機(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車輛等軌道。

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

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

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

農(nóng)業(yè)機(jī)器人的創(chuàng)新實(shí)踐

除草機(jī)器人

對于商業(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。它使用計算機(jī)視覺來區(qū)分雜草和作物。當(dāng)發(fā)現(xiàn)雜草時,機(jī)器人執(zhí)行器會伸出援手。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。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)場只對水果和蔬菜等高價值作物具有經(jīng)濟(jì)意義。試圖在里面種植小麥或谷物不會獲利。然而,室內(nèi)農(nóng)業(yè)的產(chǎn)量要高得多。對于許多作物來說,這可能是一個有吸引力的投資選擇。