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科研人员研发出能种地能喷药还能除草的机器人

2018-11-16 10:32:27  来源:网易科学人

英国一家小型机器人公司开发了一系列用于农业的定制型灵活机器人,这种机器人能够替代现有的田间拖拉机。

农业往往被认为落后于高科技时代,对农民来说,他们的工作场所是创新技术的肥沃试验田。他们是最早使用商用无人机的人员,也是最早使用自动驾驶技术的人员。配置自动驾驶系统的农业设备完全可以在农田这种封闭的区域有效且安全地进行工作。农业科技的最新发展是小型农业机器人,它们可以提高农作物产量,减少农业对环境的影响。

英国小型机器人公司联合创始人本⋅斯科特-罗宾逊(Ben Scott-Robinson)表示,在过去30年里,尽管当地农作物的收入和产量并没有发生太大变化,但农业成本一直在上升。他们正与公司的另一位创始人,同时也是农场主的山姆⋅沃森-琼斯(Sam Watson-Jones)一起合作,试图改变农民使用的机器。斯科特-罗宾逊解释说:“我们在英国各地旅行了6个月,和农民讨论他们想要的东西。我们会了解他们对科技的看法,以及他们面临的各种问题和需求。”

目前,农业收入或产量没有明显变化,成本却在不断增加。许多可耕地农场正在倒闭。比较突出的额外成本是对拖拉机的投资。传统的重型拖拉机是大多数农场中的关键设备,但这种机械的副作用之一是碾碎土壤,破坏环境,从而导致土壤被完全夯实。此外,化肥和化学品被喷洒在大片土地上,由于同一块土地上的每一种植物需求并不相同,其副作用很大。

这家小型机器人公司发现,许多农民想要改变现有的方式,但他们既没有钱也没有技术诀窍。因此,他们决定设计一种适合这些植物的农业系统,而不是试图让农作物去适应机器。在当地大学博士生的帮助下,他们最终创造出了一个名叫“杰克”的机器工人,身高3米,重达250公斤,是一种基础型机器人,可以通过吊杆进行改装。

定制化的机器人可以完成不同的任务。通过在“杰克”身上添加非化学除草剂或喷油杆,能够使得机器人变身“迪克”。这家小型机器人公司目前正在对“迪克”进行升级开发,可以使用电力和激光替代除草剂来杀死杂草,但目前还没有在农田中得到有效应用。但小型机器人公司已经为“哈利”开发出了一种新型的种子发芽器,这种设备可以在合适的间隔和深度将种子埋在地下,使它们能够有效地生长,目前正在等待专利批准。

两位联合创始人说,他们不会直接销售机器人,但计划通过收取使用费的方式让它们为农民提供服务。

“雷切尔”(Rachel)是监控机器人,“汤姆”(Tom)的原型机,它可以获得田间植物的图像,并将其实现数字化。雷切尔非常小(50 x 60 x 40厘米),重约5公斤,还配备了摄像头,它可以前后移动,收集目前植物的数据。这些数据会被转化为农民看得到的数据和说明,从而让农民们了解更多关于他们农作物的信息,以及需要采取什么措施来提高产量。

传统的拖拉机可以重达31吨,而像“杰克”这样的机器人几乎只有它的一小部分大小。一种更紧凑的农业机器人对其工作土地产生的破坏性影响更小。然而,它可能不会像传统拖拉机那么强大,也不能像传统拖拉机那样快速穿越大片田地。

为了解决这一问题,小型机器人公司开发了一个人工智能系统“威尔曼”,能够区分“小麦”和“非小麦”。同时它还接受“雷切尔”收集数据的培训。在“威尔曼”的指导下,小型机器人公司提供的机器人将能够喷洒农药和耕种土地。

该公司称,小型机器人公司能减少95%的化学物质排放,收入增加40%和成本降低达到60%。“我们与英格兰西北大学的哈珀⋅亚当斯(Harper Adams)合作,并通过减少化学肥料的使用来降低成本。” 斯科特-罗宾逊补充道,“我们不允许化学物质流入土壤,也不让土壤被冲走,这样可以让未来的农民拥有更好的耕作条件。”

如果这种机器人能够成功取得大规模应用的话,这种新方法将取代目前的耕作方式,后者通常涉及耕种大块耕地。英国政府2017年的一份报告发现,农业造成的温室气体排放量占英国温室气体排放量的10%。其中农业生产排放了7.2吨的二氧化碳。

目前,小型机器人公司已经为其农场机器人申请了多项专利,并正在与农民合作进行一些小型试验。然而,这些机器人和附加组件要到2021年才能投入商业使用。

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