农业机器人：全球农民的革命性工具

农业机器人已被证明是世界各地农民的宝贵工具。了解他们如何自动化和改进农业，以及从何处采购。

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所谓的“精准农业”相交。这一切都是为了在提高产量的同时减少化肥、杀虫剂、除草剂和水等投入。

据 Statista 发布的一份报告显示，2021 年全球农业机器人年度市场估计为 245 亿美元。预计到 2024 年将增长到 745 亿美元。

本文通过以下主题探索农业机器人：

• 航空成像机器人
• 播种和喷洒机器人
• 水果和蔬菜收获机器人
• 适用于苗圃、果园和温室的自主移动机器人 (AMR)
• 除草机器人
• 机器人温室

航空成像机器人

使用空中无人机从空中检查农作物已经很成熟。航空成像可以为作物健康和土壤条件提供有价值的见解。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。智能农机设备利用数据控制施肥。

用于农业的空中无人机市场强劲，有多种选择可供选择。

以下是购买农业无人机时的一些注意事项。

农业无人机类型

用于农业的无人机主要有以下三种类型。

固定翼无人机

固定翼无人机有像飞机一样的机翼，通常只有一两个螺旋桨。这种无人机可以比旋翼型无人机在空中停留的时间更长。飞行时间长是当今庞大农场的优势。但是它们需要一个平滑的起飞和着陆带，并且比直升机更难驾驶。

旋翼无人机

旋翼无人机像直升机一样有多个带有叶片的旋翼。最常见的配置具有四个转子（四轴飞行器）或六个转子。有些无人机还有更多。旋翼无人机比固定翼更容易控制。因为它们可以垂直起降，所以不需要着陆带。旋翼无人机通常比固定翼机型便宜。

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。混合动力无人机保证了固定翼无人机的更长飞行时间和旋翼无人机的易用性。然而，混合无人机更复杂、更重、更昂贵。该技术也不如其他两种类型成熟。

农业无人机中使用的传感器类型

无人机携带的传感器类型将决定收集到的信息。以下是一些最常见的传感器类型。

RGB 相机

RGB 传感器也称为真彩色相机。 RGB 传感器之所以如此命名，是因为它们检测三个分量的光：红色、绿色和蓝色。 RGB 摄像头所产生的图像就像人类的视觉。

多光谱相机

顾名思义，多光谱传感器检测一个频带内的光。两个对农业特别有用的频段包括红外线和“红边频段”。健康植物比受压植物更强烈地反射红外线。红边带介于红带和红外线之间。红色边缘带反射的光也与植物健康密切相关。

热量

热像仪有助于检测植物压力——尤其是水分压力。

激光雷达

与上述其他三种类型的传感器相比，光探测和测距传感器更重且更昂贵。它们用于绘制地形高程，更常部署在有人驾驶飞机上。

购买与订阅服务

农民无需购买空中无人机即可获得收益。您还可以选择与提供航空成像服务的机构签订合同。您可以订阅一项服务，该服务将定期为您执行成像。对于不想花时间学习操作新技术的人来说，订阅服务可能是一个有吸引力的选择。

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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，但它们已在商业上可用。农用车辆的一些知名品牌现在提供自动喷洒和播种无人机。

根据 builtin.com 上的一篇文章，任何想要在美国驾驶一架起飞时重量超过 55 磅（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) 申请特殊豁免。因此，许多无人机制造商限制其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水土流失并减少径流污染。无人机最适合在拖拉机和农作物喷粉机难以到达的地方播种。

对于喷洒和播种无人机，有效载荷能力是一个关键因素。您需要注意水箱的尺寸和喷雾宽度。无人机必须具有足够强大的电池和升力能力。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战站，为无人机提供基地。一个供应商提供了一个具有自动罐重新填充功能的现场站。现场站还完全自主地将旧电池更换为新电池。

先进的自主喷洒无人机利用雷达和其他传感器来避开障碍物。

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。

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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。他们表现出很大的希望。您可以观看多种收割机器人的视频。然而，今天很少有出售。

收割机器人的末端工具 (EoAT) 因作物种类而异。例如，辣椒表面光滑、呈蜡状，非常适合用吸盘抓取。西红柿比辣椒更脆弱，因此机器人使用柔软的手指抓手，在拉动水果以将其与植物分开时会扭曲它。草莓更娇嫩，收获时需要格外小心。例如，一个收割机器人在使用茎切割器的同时抓住物品，以避免在拉动时擦伤。

人工智能辅助视觉检测成熟度并规划机械臂采摘目标的路径。一些收割机器人的特点是铰接臂安装在轮式底座上。其他人在铁路上行驶或像军用车辆一样使用轨道。

一个特别引人注目的收割机器人有两个空中无人机。无人机通过提供电力的脐带连接到轮式手推车上。无人机在手推车旁边飞行，使用计算机视觉找到成熟的水果并使用抓手将其采摘。采摘后，无人机会将作物放入购物车的垃圾箱中。推车沿行向下移动，而无人机系在推车上，根据需要重新定位。

尽管仍处于采用的初始阶段，但原则性证明已经存在。有多个供应商可供选择只是时间问题。

今天，商业选择并不多。一个例外是一家以色列公司，该公司提供使用 RaaS（机器人即服务）的收割机器人。 RaaS 将农民从大量的初始投资中解放出来。农民联系 Tevel 并告诉他们英亩数和作物种类。然后，收割机器人供应商会部署一组其单位进行收割。工作可以 24/7 不间断地进行，并且可以用更少的劳动力更快地完成收获。看来此服务目前可能仅在以色列可用。 Tevel 的网站称，明年将在西班牙、美国和意大利开展试点项目。

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用于苗圃、果园和温室的自主移动机器人 (AMR)

用于拖运水果、蔬菜和盆栽植物的 AMR 在市场上有售，有一些供应商可供选择。这些机器人是农民的助手，可以让人们腾出时间来执行更高价值的任务。

在苗圃中，一项必不可少但又累人又耗时的任务是将盆栽植物隔开。当小的时候，观赏灌木和幼树可以紧密地放在一起，以最大限度地利用空间。随着它们的生长和变大，这些植物需要空间来变得茂盛和广泛。移动植物以将它们隔开是 AMR 的一个应用。一些供应商专门从事此应用程序。

对于果园来说，将水果从采摘地点拖回收集点是 AMR 的一个很好的应用。 AMR 通过自主跟踪来协助人工采摘者。机器人携带托盘或垃圾箱，工人可以将他们采摘的水果放入其中。当托盘装满时，机器人会自主移动到收集区。因此，机器人消除了原本需要的步行。它通过让工人继续挑选来提高生产力。有供应商提供这种机器人。

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除草机器人

杀死杂草的农业机器人在市场上有售，有几家供应商提供。一些除草机器人适用于家庭花园。这些小型机器人就像人们家里的吸尘机器人。但也有一些机器人旨在为更大的农场服务。

对于商业农业，一些除草机器人使用微剂量的除草剂。机器人沿着作物行自主移动。它使用计算机视觉来区分杂草和农作物。当识别出杂草时，机器人执行器会伸出手。少量农药直接沉积在杂草上。因此，使用的化学品要少得多。

另一种方法是使用激光清除杂草。因此，该方法不使用化学品，并获得有机认证。

一些除草机器人采用太阳能电池板为其操作提供动力，而另一些则使用电池或柴油燃料。

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机器人温室

室内农业激增。在室内种植提供了一个更有利于精准农业的受控环境。降低温室的关键成本是 LED 灯。今天的 LED 提供与白炽灯泡相同的光强度，但功耗却降低了 85%。 AI 控制照明、温度、二氧化碳和湿度​​。气候可以根据每种作物的需求量身定制。根据 Root AI 的说法，这种控制意味着每英亩的作物产量是传统方法的 20 多倍，而用水量比传统方法少 90%。将机器人的省力技术加入这幅画中，结果有望真正具有革命性。

许多室内农业公司出售他们的水果和蔬菜。他们的主要客户是杂货店和餐馆。他们的技术不出售。

但是，一些供应商确实出售设备来设置您自己的自动化温室。

一家公司提供了一种模块化系统，可以装入杂货店生产部门的展示柜中。例如，这家商店可以种植生菜和香草，出售给他们的顾客。温室公司的系统可以扩大规模，以创建一个垂直农场，能够在商业销售中种植各种作物。该公司还销售组件。他们提供特殊的软件来管理气候和营养流。可购买专有的 LED 灯。还可以购买“灌溉施肥”装置，通过循环溶液为植物提供养分。

另一家提供室内农业解决方案的公司采用了一种新颖的方法。他们的水培农场被设计成在一个集装箱内运作。运输集装箱的想法降低了购买合适建筑物的成本。它还使农场便于携带。他们的网站邀请您获取报价并提供投资回报率计算器。

室内农业的缺点是它是能源密集型的。因此，此类农场仅对水果和蔬菜等高价值作物具有经济意义。尝试在里面种植小麦或谷物是不会盈利的。然而，室内农业的产量要高得多。对于许多作物而言，这可能是一个有吸引力的投资选择。

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如何为您的组织采购理想的农业机器人

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