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農(nóng)業(yè)機(jī)器人的崛起:節(jié)省人力,提高勞動(dòng)效率

2018-10-24 07:39 性質(zhì):轉(zhuǎn)載 作者:機(jī)器之能 來源:機(jī)器之能
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微型自動(dòng)化機(jī)器可以照顧農(nóng)作物的整個(gè)種植過程,使用更少化學(xué)品更環(huán)保,更低成本也更高效。在漢普郡農(nóng)村一個(gè)安靜的角落,一臺(tái)名叫雷切爾的...

微型自動(dòng)化機(jī)器可以照顧農(nóng)作物的整個(gè)種植過程,使用更少化學(xué)品更環(huán)保,更低成本也更高效。

在漢普郡農(nóng)村一個(gè)安靜的角落,一臺(tái)名叫雷切爾的機(jī)器人正在一片雜草叢生的田野里徘徊。

它有著明亮的橙色外殼,一臺(tái)智能手機(jī)被夾在后端,看起來像昂貴玩具與太空探測(cè)器的混合物。

近距離觀看,你會(huì)發(fā)現(xiàn)她有四個(gè) USB 端口,一個(gè)類似圓盤的 GPS 接收器,以及激光雷達(dá)系統(tǒng)的螺母和螺栓,借助激光雷達(dá),機(jī)器人可以給自己定位。

制造這臺(tái)機(jī)器人,花費(fèi)大約 2000 英鎊。

每三秒鐘,雷切爾就會(huì)拍攝一張周圍植物和土壤的特寫照片,以便進(jìn)行實(shí)地勘察。大約 20 分鐘后,她的工作被兩只狗打擾,接下來,便不知所措。

有人正在田間角落處觀察蕾切爾的一舉一動(dòng),其中三人來自小型機(jī)器人公司(Small Robot Company),另外一個(gè)人是農(nóng)場(chǎng)主人——當(dāng)?shù)剞r(nóng)民杰米·巴特勒。

杰米種植小麥,但這是個(gè)看天吃飯的活兒。你總是要為天氣操心,比如誰都沒有預(yù)料到今年夏天會(huì)這么炎熱。

「如果完全靠小麥,」他說,「肯定養(yǎng)不活家人。」除了種小麥,他還養(yǎng)牛,提供飛釣(flying fish)、野營和公司聚會(huì)(away day) 的地方。他擔(dān)心英國脫歐后,自己目前從布魯塞爾獲得的補(bǔ)貼會(huì)大幅減少。

他怎么看雷切爾?

「這是場(chǎng)革命,」他說。

他很可能是對(duì)的:如果機(jī)器人在田間工作就是未來的農(nóng)業(yè),那么,這可能對(duì)人類糧食安全和自然界產(chǎn)生重大影響。

Small Robot 公司的 Joe Allnutt 在漢普郡的 Meon Springs 農(nóng)場(chǎng)。

將來,雷切爾的創(chuàng)造者解釋說,機(jī)器人可以照顧生長過程的每個(gè)階段:勘測(cè)土地,播種,照料作物,除草,然后收獲。雖然她目前可能只能勝任第一份工作,但未來幾年,她會(huì)逐漸掌握其他任務(wù)。

小型機(jī)器人公司的聯(lián)合創(chuàng)始人本·斯科特 - 羅賓遜(Ben Scott-Robinson)是一位 44 歲的和藹可親的人,在談?wù)撟约核鶑氖碌氖虑闀r(shí)充滿狂熱。

雖然是農(nóng)業(yè)界的新手,但他仍驚訝于自己的發(fā)現(xiàn)。

「我原以為,對(duì)于新技術(shù)的采用,農(nóng)民會(huì)像勒迪分子(反對(duì)采用新機(jī)器的人),」他一邊收起雷切爾一邊說,「有些人確實(shí)如此,但是很多人明白需要新事物。」

如果種植者接受這種新的農(nóng)業(yè)方式,那么,農(nóng)民將不再依賴會(huì)降低土地肥沃度的耕犁機(jī)器,那些巨大的拖拉機(jī)不僅會(huì)壓實(shí)土壤,而且還將耕作時(shí)間局限在自己不會(huì)陷入泥潭的時(shí)節(jié)。

通過在單個(gè)植物水平上種植作物,機(jī)器人農(nóng)業(yè)會(huì)大幅降低農(nóng)藥成本。開發(fā)商聲稱,他們可以將收入提高 40%,并將生產(chǎn)成本降低 60%。

農(nóng)業(yè)機(jī)器人的敏捷性意味著,那些小型農(nóng)場(chǎng)將不再處于劣勢(shì); 獨(dú)立商店和餐館將能夠利用類似雷切爾這樣的機(jī)器人,在小農(nóng)場(chǎng)高效種植自己的產(chǎn)品。

這也能很好地保護(hù)環(huán)境。

超大規(guī)模農(nóng)業(yè)經(jīng)常破壞破壞樹籬,農(nóng)藥也會(huì)污染河流,土壤遭到侵蝕也會(huì)惡化洪災(zāi)。歐洲美國及其他地區(qū)蜜蜂數(shù)量的驚人下降,也與使用殺蟲劑有關(guān); 鳥類數(shù)量的嚴(yán)重下降,也事出同因。

而機(jī)器人農(nóng)業(yè)提供了所有這些的替代解決方案,并希望能最終復(fù)興自然生態(tài)。

「許多農(nóng)民主要關(guān)注的是將產(chǎn)業(yè)留給下一代,」本·斯科特 - 羅賓遜說。「他們每天都去地理,他們沒有聽到畫眉和云雀,也知道沒有那么多蜜蜂了,而且授粉率正在下降?!?/P>

本·斯科特 - 羅賓遜不僅為這些問題提供了解決方案,而且提供了一個(gè)新的盈利世界。那么,缺點(diǎn)是什么?

他露出一個(gè)尷尬的笑容?!高?..... 好吧,此刻,我們看不到任何東西。」

會(huì)擠奶的機(jī)器人已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí),喂養(yǎng)雞的數(shù)字化系統(tǒng)也是如此。自動(dòng)移動(dòng)雞舍的機(jī)器人已被用于試驗(yàn),它可以讓家禽得到很好的鍛煉; 德國一家公司生產(chǎn)了針對(duì)豬和奶牛的自動(dòng)化機(jī)器,它可以將秸稈分散在牲畜吃飯和睡覺地方的四周。

在美國,生菜和草莓的自動(dòng)采摘開始變得具有商業(yè)可行性。在法國,機(jī)器人修剪葡萄藤,并被用于除草和栽培。世界各地的糧食生產(chǎn)逐漸充滿了創(chuàng)新,也將養(yǎng)殖牲畜和種植作物關(guān)注度和復(fù)雜程度提升到了一個(gè)新的水平。

「小農(nóng)場(chǎng),大機(jī)遇」: 精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)先鋒西蒙·布萊克摩爾

英國機(jī)器人農(nóng)業(yè)先驅(qū)們的獨(dú)特之處主要在于具有將整個(gè)農(nóng)產(chǎn)品生長周期融合在一起的野心。這也是大型金融機(jī)構(gòu)和研究機(jī)構(gòu)開始資助這些發(fā)明的原因,而就在四五年前,這些發(fā)明看起來還似乎有些牽強(qiáng)附會(huì):小機(jī)器人公司到目前為止籌集到到了 100 萬英鎊,包括政府機(jī)構(gòu) Innovate UK 的投資,以及 Indiegogo 上那些投資技術(shù)的農(nóng)民眾籌者。

公司位于樸茨茅斯市政廳內(nèi)的一個(gè)小辦公室里。兩個(gè)長桌子上散布著 3D 打印機(jī)生產(chǎn)的電線,電路板和組件; 不在地里的時(shí)候,雷切爾會(huì)被關(guān)在靠近窗戶的架子上。墻上固定著公司創(chuàng)始人們對(duì)三臺(tái)機(jī)器人(湯姆、迪克和哈里)的構(gòu)想,它們分別負(fù)責(zé)小麥?zhǔn)斋@前的三個(gè)不同階段:

湯姆的工作和雷切爾一樣:他「住在農(nóng)場(chǎng)并將田地?cái)?shù)字化。他會(huì)逐個(gè)植物地進(jìn)行監(jiān)測(cè),跟蹤每個(gè)植物的健康和發(fā)育」;

迪克「會(huì)按需使用化肥或化學(xué)品,噴灑每株植物,幫助它茁壯成長」;

哈利「播種,并準(zhǔn)確記錄放置它們的位置」。

直到 2016 年,斯科特 - 羅賓遜還在為 Ordnance Survey 工作,使用無人機(jī)和人工智能繪制詳細(xì)地圖的業(yè)務(wù)很賺錢。Radio 4 的「今日農(nóng)業(yè)」計(jì)劃中一個(gè)項(xiàng)目提醒了他機(jī)器人農(nóng)業(yè)的可能性:他發(fā)現(xiàn),這個(gè)領(lǐng)域還沒有英國初創(chuàng)公司,于是決定自己成立一家,專注于小麥種植。

「小麥?zhǔn)鞘澜缟献畲蟮淖魑?,」他說。「它是最大的環(huán)境破壞者之一,也是可以增加糧食產(chǎn)量的最大領(lǐng)域之一。搞定小麥,就很容易接著搞定大麥,玉米,它們的種植方式非常相似。」他說,不久,公司的創(chuàng)新就可以進(jìn)行商業(yè)推廣了:

「未來三年內(nèi),我們將提供全面服務(wù)。完全準(zhǔn)備好了??紤]到采用率,在未來三年內(nèi),您可以開車到田間看到這些機(jī)器?!?/P>

目前,該公司還是一家小型企業(yè),僅雇傭了 8 名員工。這家公司的創(chuàng)新可以讓食物種植不再受制于大型機(jī)器和大面積農(nóng)田,因此理論上,這會(huì)使得中型農(nóng)場(chǎng)蓬勃發(fā)展起來,進(jìn)而剝奪廣大農(nóng)業(yè)企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

但是,如果他最終將公司出售給一些跨國集團(tuán),會(huì)發(fā)生什么?

「這不是我們?cè)谶@里的目的。我的興趣不是創(chuàng)辦企業(yè)以賺取大量資金并在五年內(nèi)退休。我不想將業(yè)務(wù)變成可以出售的東西。」

這就是大多數(shù)初創(chuàng)公司所說的,但他們中的大多數(shù)最終都賣出去了。

「確實(shí),是的。但如果我們被其他人接管,就其對(duì)世界的影響而言,結(jié)果可能完全不同?!贡緛順酚^的談話,融入一抹暗淡。

「可以以完全不同方式使用這種技術(shù),」他說。「你可以在美國擁有整個(gè)州,這個(gè)州沒有人。在這樣的地方,就有機(jī)會(huì)以錯(cuò)誤的方式使用我們的技術(shù)?!?/P>

他能做些什么呢?

「嗯,對(duì)于正在努力做的事情,我們抱有非常強(qiáng)烈的商業(yè)理念。我們來這里,是為了養(yǎng)活世界?!?/P>

Joe Allnutt 和蕾切爾 : 每三秒,這臺(tái)機(jī)器人就會(huì)給周圍作物和土壤拍照,進(jìn)行實(shí)地勘測(cè)。

在英國,機(jī)器人農(nóng)業(yè)背后的許多想法都來自哈珀亞當(dāng)斯大學(xué) ,一所位于什羅普郡紐波特邊緣的大型教育和研究機(jī)構(gòu)。

我在炎熱的周三開車去見西蒙布萊克摩爾教授,一位 64 歲的「精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)」的先驅(qū)。他擁有小型機(jī)器人公司的股份,并被本·斯科特 - 羅賓遜和他的同事譽(yù)為有遠(yuǎn)見的人。

布萊克摩爾已經(jīng)致力于農(nóng)業(yè)自動(dòng)化研究 30 年,但是,他的重大突破的靈感來自 2004 年美國國防部舉行的第一屆挑戰(zhàn)賽:無人駕駛汽車試圖沿著 142 英里路線,穿過莫哈韋沙漠。

「這震動(dòng)了很多人,」他說?!肝耶?dāng)時(shí)在想,『農(nóng)業(yè)面臨的巨大挑戰(zhàn)是什么?』」

在接下來的幾年里,他構(gòu)想出了正被小機(jī)器人公司付諸實(shí)踐的那個(gè)理念:從播種到收獲,種植過程的全方位機(jī)器人化,并開始種植方式的激進(jìn)變革。

他所說的話中,始終貫穿一個(gè)理念:農(nóng)業(yè)仍然停留在 20 世紀(jì)、重規(guī)模的思維模式中。大量噴灑噴農(nóng)藥;建立在工業(yè)基礎(chǔ)上的收割過程,以至于沒有挨個(gè)兒判斷作物是否適合收割的余地。

這非常浪費(fèi)。

汽車制造等其他行業(yè)經(jīng)歷了革命,引入了新的復(fù)雜程度和靈活性; 農(nóng)業(yè)也是如此。

他帶我參觀了大學(xué)的機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室,他指著一臺(tái)噴灑無人機(jī),說,這種無人機(jī)在英國是非法的,但在中國,已被成功使用。

他沮喪地向我展示了一輛名為 Tommy 的自動(dòng)割草機(jī),這將是高爾夫球俱樂部的理想選擇,他說,但尚未找到商業(yè)支持者。

還有一種稱為 Norman 的精密農(nóng)作物噴灑裝置(農(nóng)業(yè)機(jī)器人好像沒有一個(gè)是完整的,也沒有異想天開的名字)。

他解釋了一個(gè)名為 Hands Free Hectare 的正在進(jìn)行的項(xiàng)目,現(xiàn)已進(jìn)入第二年。

該項(xiàng)目已成功種植大麥,沒有人類直接參與 :使用機(jī)器人監(jiān)測(cè)作物和土壤,自動(dòng)駕駛聯(lián)合收割機(jī)進(jìn)行收割,現(xiàn)在開始推廣到小麥。

田間地頭以及大學(xué)周圍的棚屋,四處散落著布萊克摩爾想要用來取代拖拉機(jī)的各種發(fā)明,那些生產(chǎn)拖拉機(jī)的廠商對(duì)他的研究幾乎沒有興趣。

「拖拉機(jī)制造商之所以不開發(fā)機(jī)器人,是因?yàn)樗麄冋阡N售大量金屬,」他說?!杆麄兊恼麄€(gè)心態(tài)是,『下一臺(tái)機(jī)器將比上一機(jī)器更大。』 他們對(duì)那些會(huì)破壞他們的東西不感興趣。

但是,創(chuàng)業(yè)公司并不關(guān)心繼續(xù)過去所做的事情,他們可以生產(chǎn)他們喜歡的任何東西?!?/P>

布萊克莫爾談到機(jī)器人農(nóng)業(yè)是一種解放、大家都可以用到的技術(shù)。但如果落入農(nóng)業(yè)巨頭手中會(huì)發(fā)生什么?

「大多數(shù)人認(rèn)為這會(huì)很昂貴,會(huì)讓每個(gè)人都失業(yè),對(duì)大農(nóng)場(chǎng)友好,而不是小農(nóng)場(chǎng),」他說。

「實(shí)際上恰恰相反。大農(nóng)場(chǎng)都是關(guān)于規(guī)模經(jīng)濟(jì)的:大田地,大型拖拉機(jī)。我們正在開發(fā)小型機(jī)器。我相信,養(yǎng)活地球人口所需的那額外一部分,將來自無法利用這些規(guī)模經(jīng)濟(jì)的小型農(nóng)場(chǎng)。」

布萊克摩爾指出,在亞洲,農(nóng)場(chǎng)的平均面積約為 1 英畝。「我在中國做了很多工作,」他說?!钢袊喜坑性S多小農(nóng)場(chǎng),現(xiàn)在,他們有很大機(jī)會(huì)使用到這些機(jī)器人?!?/P>

Blackmore 最引人注目的創(chuàng)新是激光除草。想法很簡(jiǎn)單,卻令人難以置信。

他說,農(nóng)業(yè)機(jī)器人可配備可識(shí)別多達(dá) 800 種不同雜草的軟件,通過精確定位來清除這些雜草,化學(xué)除草劑將成為舊聞。

「每個(gè)人都對(duì)它感興趣,但我們已經(jīng)領(lǐng)先了,」他說?!肝覀兛梢詫⒓す獬輽C(jī)器人送到你地里,不需要任何其他東西:如今,它已經(jīng)可以在一家商業(yè)化的農(nóng)場(chǎng)里工作。」

這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)通過試驗(yàn); 他說,明年春天將被引進(jìn)英國的農(nóng)場(chǎng)。

「太空機(jī)器人在田野里奔跑,用激光殺死植物,」位于倫敦薩默塞特宮的一家名為「地球漫游者」(Earth Rover)的創(chuàng)業(yè)公司 CEO 保羅·哈特說道,「這是一個(gè)了不起的故事?!?/P>

對(duì)于他以及這家公司來說,這個(gè)故事也即將成為現(xiàn)實(shí)。

Earth Rover 的存在,也要?dú)w功于布萊克摩爾的工作。顧名思義,公司的原型機(jī)器人汲取了研發(fā) ExoMars rover 團(tuán)隊(duì)的一些靈感,ExoMars rover 將于 2020 年被送往火星,作為俄羅斯 - 歐洲聯(lián)合項(xiàng)目的一部分,他們的目標(biāo)是在有機(jī)西蘭花(接下里是生菜,胡蘿卜和洋蔥)種植中,使用到這種宇宙技術(shù)。

「太空機(jī)器人簡(jiǎn)單,堅(jiān)固,不易破碎,」Harter 說。

「我們的想法是,利用這個(gè)機(jī)器人,改進(jìn)它,并創(chuàng)造一些農(nóng)業(yè)應(yīng)用。我們正在從他們那里獲得一些技術(shù)許可。馬克是他們的,我們現(xiàn)在已經(jīng)制作了馬克二世,但我們的價(jià)格便宜了很多?!?/P>

這兩臺(tái)機(jī)器有什么共同之處?

「工程原理簡(jiǎn)單,機(jī)械的解決方案。如果你看一下火星探測(cè)器的懸架是如何工作的,你看不到彈簧:一切都在搖桿上,而且它使用重力來保持車輪貼在地面上。每個(gè)車輪都是獨(dú)立可操縱的。所以,我們要使用這樣的東西?!?/P>

激光除草機(jī)將于明年開始,陸續(xù)出現(xiàn)在農(nóng)場(chǎng),到 2021 年左右會(huì)被用于自動(dòng)收割西蘭花。

自歐盟公投以來,英國糧食種植者已經(jīng)面臨過勞動(dòng)力短缺問題,那些曾經(jīng)會(huì)來到這里的外國人不得不呆在國內(nèi)。這可能會(huì)對(duì)西蘭花種植造成很大影響,這家公司聲稱,它們很快就能解決這個(gè)問題。

「勞動(dòng)力成本的兩個(gè)大頭,是除草和收割,」Harter 說。

「如果田地里雜草嚴(yán)重,會(huì)需要 30 或 40 個(gè)人,他們會(huì)被拖拉機(jī)拖著,手工除草 8 小時(shí)。收割并不是那么艱難,但它仍然是一個(gè)人工的過程。」他停頓了一下。

「由于勞動(dòng)力短缺,農(nóng)民正在失去整個(gè)田里的農(nóng)作物。對(duì)這些任務(wù)進(jìn)行自動(dòng)化很緊迫。

人們說,『我們需要另一種方式來完成這些工作,因?yàn)槲覀冋谑ピ?jīng)依賴的勞動(dòng)力?!弧?/P>

因此,如果機(jī)器人能讓農(nóng)業(yè)種植節(jié)省一些人力,那么,接下來甚至還有進(jìn)一步提升的空間。如果有辦法將英國脫歐與蓬勃發(fā)展的英國食品種植業(yè)結(jié)合起來,那么,這些日夜在田間工作、照料作物、悄悄扼殺任何障礙物的小型智能機(jī)器人,將成為農(nóng)業(yè)新的基石。

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