洋马领导农业机器人项目开发“SMASH”系统

未来的农业将越来越多地使用科学精确的耕作技术，其中自动化的“农业机器人”使用旨在帮助最大化产量和减少疾病的先进技术监控、处理和耕种土地。

凭借在自动化和农业机械化方面的丰富经验，农业技术专家洋马现在正在为先进的田间机器人研究指明道路。

在我们不断变化的时代，是时候改变了吗？

很难想象有比农业更重要的经济部门。这是一个直接影响全世界每个人生活的行业，尽管面临着来自各方的挑战。

温度和降水的变化正在影响作物产量；农民和农业工人直接受到极端天气的影响，而与食品相关的数百万人已经感受到气候变化的影响。

此外，今天的消费者越来越意识到生产食品中使用的化学品问题，并要求可持续生产更美味、更高质量的产品。

寻找解决这些问题的最佳方法并同时应对环境压力正促使许多政府转向自动化专家和技术专家，以尝试改善农民的命运，满足消费者需求，并应对行业面临的无数挑战。

在意大利使用 SMASH 进行智能农业研究

当然，农业自动化和技术水平的提高本身并不是什么新鲜事——事实上，它自工业革命以来就一直在发生。

但新的是如何利用技术来解决与食品疾病控制和不稳定天气模式相关的问题。

现在的重点是以环境可持续的方式实现预期产量，并持续关注减少所用化学品的数量和类型。

然而，干旱、洪水和新病虫害的出现现在对各大洲构成威胁。甚至欧洲也面临着整个农业系统的挑战。

据科学家称，意大利等国家的情况尤其如此，由于气候变化，意大利 2018 年的橄榄收成下降了 57%——这是 25 年来最糟糕的一次。

凭借其位于意大利佛罗伦萨山上的欧洲研究机构，洋马欧洲研发中心处于有利位置，可以专注于各种实地研究，为农业带来附加值——甚至可能吸引新一代工人加入土地。

其中包括与 10 个技术合作伙伴合作开展的为期两年、耗资 400 万欧元的“SMASH”项目，旨在开发一个移动农业“生态系统”，以监测、分析和管理农作物。

以下是参与的其他合作伙伴及其在 SMASH 项目中的角色的列表：

• EDI：一家帮助开发机器人系统移动底座的机械和电子工程公司。
• AvMap：用于移动基地导航的技术和传感器。
• 基地：数据传输、数据处理、云数据存储。
• Seintech：数据分析、数据挖掘和机器学习。
• 佛罗伦萨大学农业系：末端执行器的开发。
• IIT（意大利理工学院）：用于监测和分析土壤的机器人系统（Plantoid）。
• Sant’Anna Bio Robotic Institute：开发安装在机械臂上的机械手，用于收集样本和操作物品。
• Copernico：准备用于监控和测绘的无人机。
• DORIAN：机器视觉技术和算法。
• Giuntini Filippo：农艺师。

首字母缩略词“SMASH”代表“Smart Machine for Agriculture Solutions Hightech”，该项目由托斯卡纳当地政府共同出资。

它包括开发一个模块化机器人平台，该平台采用最新的信息通信技术来检查作物和土壤，分析收集到的信息，并为农民提供清晰、可操作的信息，以支持作物管理。

Yanmar 的众多角色之一是开发用于移动操作（包括精密喷涂）的多用途机械臂控制系统、用于定位技术的传感器集成，以及用于控制系统移动基地的自主导航和软件开发（与其他合作伙伴合作） )。

对于 YRE 的建模和控制工程师 Manuel Pencelli，开发一个原型农业机器人，可用于监测和控制作物，采集土壤样本进行分析，并准确定位农业化学品以进行精确应用，从一开始就需要许多不同领域的专业知识项目。

Pencelli 说：“自始至终有许多合作伙伴参与其中。我们需要机械专业知识来开发车辆的结构，还需要许多“通信”专家，因为我们有很多需要相互“对话”的设备。

“我们的出发点实际上是一辆履带式车辆，最初是为沿着海滩移动和清洁海岸线而建造的！”

有两种可用的 SMASH 原型——一种用于葡萄藤，另一种用于菠菜——以涵盖最初计划用于研究的两种不同类型的作物。

前者已经在比萨省的一个葡萄园农场进行了重大测试，Manuel 在那里帮助展示了这种机器人生态系统可以为农民提供的可能性。

Pencelli 说：“SMASH 不是一台机器，而是一系列不同的设备，包括机器人、基站、无人机和田间传感器，它们共同提供重要信息来帮助农民。

“农民可以对他希望 SMASH 执行的任务进行编程，当他参与其他活动时，这台机器可以自主移动、监测作物、检测和治疗疾病，并为农民或其工人节省大量时间。田间人工检查庄稼。”

测绘和监测、除草和喂食

SMASH 由一个移动基地、一个配备机械手和视觉系统的机械臂、一架无人机和一个辅助地面站组成。想象一个系统，该系统旨在跨一系列精准农业技术发挥作用，提供有关地理信息、机器人技术、数据挖掘、机器学习等方面的具体见解，同时考虑到农民面临的环境和社会问题。

对于 Pencelli 来说，SMASH 的可能性是无穷无尽的。他说：“除了机械臂可以执行的所有功能外，我们还可以在车辆后部安装一些附件，以便在车辆移动时进行机械除草或耕作。

“这项工作可以同时进行，与监测和检测同时进行。”

Yanmar 的专长是农业机器人的软件开发以及所有其他方组件的集成和安装。

这是一大堆复杂的电子设备，包括电线、传感器、摄像头、GPS 接收器和多个电动机（其中有 8 个）在争夺空间。

但这一切都奏效了——即使是在 2 月下旬在泥泞的葡萄园中，独立的转向系统和卓越的牵引力在各种地形上都得到了展示。

Pencelli 补充道：“传感器融合是该项目最具挑战性的方面之一。

“因为我们在田间有一个非常特殊的环境，其中许多变量可能会发生变化，例如基础设施、土壤、田地的形状，甚至是在农业机器人周围移动的其他工人。

“因此，车辆的定位、提高其鲁棒性并了解其物理约束是很有趣的——例如速度、转向角、安装的车载设备的定位和通信——所有这些方面都会影响运动车辆。”

数字优势

YRE 还与佛罗伦萨大学农业部合作，以进一步推进该领域的研究活动。

该大学在可持续作物管理方面拥有丰富的经验，最近完成了欧盟资助的 Rhea 项目，该项目着眼于提高作物质量、人类健康和安全，并通过使用一组小型、异构机器人——地面和空中——降低生产成本配备先进的传感器、增强的末端执行器和改进的决策控制算法。

对于 SMASH 项目，该大学的 Marco Vieri 教授认为，除了启用最新技术外，还需要一种整体的研究方法。

他说：“农业为人类提供食物、饲料、纤维和燃料，但我们还必须考虑农村、文化和历史问题。

“过去每年都有农业作业日历，但现在需要一种新的思维方式，使我们能够控制和减轻干旱、害虫和洪水等风险。

“我们需要探索提高自动化程度，不仅要增强和增加产品数量，还要应用附加值。

“洋马与我们的愿景相同，即通过真正的技术系统帮助农民实现健康、高价值的生产，因此我们在 SMASH 中的角色是为葡萄园和菠菜等园艺大田作物这两种情况开发设备和效应器。

“我们对农业机械和新技术的可能性有广泛的了解，因此它有助于减少对土壤和植物微生物不安全的杀虫剂的使用，同时提高养分和有用细菌的水平。”

公平地说，农民处于围绕气候、排放和可持续性进行辩论的最前沿。

即使是在意大利这个地区发现的葡萄、橄榄和坚果等高价值作物，也很难反对使用自动化和互联农业将科学数据和农民的需求结合在一起。

毕竟机器人可以一天 24 小时工作，由于体积更小，它们对土壤的影响比拖拉机小。

想象一下只有传统拖拉机几分之一大小的机器人车队，很容易看出基于人工智能、技术驱动的精准农业在未来几年可以提供的可能性。

使用无人机绘制田地地图和检查农作物；和农业机器人来收获水果、播种、识别并用精确剂量的杀虫剂和化肥处理杂草——这一切都是为了只在需要工作的地区开展工作，从而减少劳动力、资本成本和排放.

随着对先进农业机器人技术的持续研究，洋马正在迎接挑战，展示未来增加的精准农业技术的可能性和潜在优势。

自动化和机器人拖拉机是否会成为人们熟悉的景象还有待观察，但很难反对使用技术来可持续地提高土地质量和产量。

如果无人机在农作物上空盘旋的声音意味着农民能够识别生长模式和养分需求，然后用一队机器人精确地运送杀虫剂和化肥，那么这肯定会成为工具的一个受欢迎的补充目前在我们的领域中使用。