機(jī)器人+視覺系統(tǒng) 農(nóng)業(yè)市場未來可期

8月7日消息，聯(lián)合國預(yù)測，到2050年，世界人口將從目前的76億增加到98億。從這個(gè)角度來看，全球收獲倡議（GHI）預(yù)計(jì)，世界糧食生產(chǎn)國將需要增加70%的產(chǎn)量，以適應(yīng)人口增長。此前GHI數(shù)據(jù)曾顯示，從2005年到2019年，農(nóng)業(yè)就業(yè)人數(shù)預(yù)計(jì)減少5800萬人，減少了11%的農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力。這對(duì)農(nóng)民來說是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)，他們?cè)噲D找到熟練的勞動(dòng)力來提高產(chǎn)量，但是目前除開中國這個(gè)農(nóng)民人口還是占據(jù)一定份額的國家，其余國家可供農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的人口占比非常小，農(nóng)業(yè)正面臨危機(jī)。

農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)需要學(xué)習(xí)如何通過采用更有效和可持續(xù)的生產(chǎn)方法，以更少的成本做更多的事情。機(jī)器人技術(shù)和人工智能可以為更光明的未來開辟道路。

國外有專家早就提出，使用傳統(tǒng)和專有的機(jī)器人硬件以及復(fù)雜的軟件來擴(kuò)展工業(yè)機(jī)器人增值的領(lǐng)域，同時(shí)農(nóng)業(yè)機(jī)器人技術(shù)通常涉及針對(duì)特定任務(wù)或特定類型作物的定制設(shè)備，因此一般都是復(fù)合式使用。例如協(xié)作機(jī)器人和AGV在大棚內(nèi)的應(yīng)用，在國外如今就被許多農(nóng)業(yè)從業(yè)者逐漸認(rèn)可。

自動(dòng)轉(zhuǎn)向聯(lián)合收割機(jī)使用傳感器融合、機(jī)器人技術(shù)和人工智能來自動(dòng)執(zhí)行許多精確農(nóng)業(yè)的收割任務(wù)。在整個(gè)北美，農(nóng)民們正在接受這項(xiàng)技術(shù)并相信這些數(shù)據(jù)。因?yàn)閱我坏?a href="http://ttokpm.com/v/tag/1472/" target="_blank">機(jī)械化已經(jīng)越來越難以滿足農(nóng)業(yè)發(fā)展的要求，越來越少的人力限制了生產(chǎn)力的進(jìn)步。隨著垂直農(nóng)業(yè)的發(fā)展，為了適應(yīng)更廣泛的機(jī)器人以及機(jī)械化，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的人們采用了受控環(huán)境區(qū)（CEA）技術(shù)來種植糧食。

無法控制的天氣和農(nóng)業(yè)條件現(xiàn)象得到了這項(xiàng)技術(shù)驅(qū)動(dòng)型創(chuàng)新的解決方案的幫助。迄今為止，摩天大樓、使用過的或廢棄的倉庫以及集裝箱都被改造成了農(nóng)田。在這片農(nóng)田中，環(huán)境受到控制，與溫室相似的技術(shù)得到應(yīng)用。使用人工照明增強(qiáng)自然光在這里并不罕見。最近，LED燈也用于模仿日光來促進(jìn)食物的生長，他們用AGV與協(xié)作機(jī)器人的組合，進(jìn)行農(nóng)田的撒播、收割以及采摘，可見，技術(shù)的的確確改變了糧食種植業(yè)。

令人驚喜的技術(shù)進(jìn)步

我們生活在計(jì)算機(jī)時(shí)代，由計(jì)算機(jī)驅(qū)動(dòng)的機(jī)器是新的勞動(dòng)力。完全依賴人工的工作正在減少。我們現(xiàn)在所處的時(shí)代是拖拉機(jī)和其他農(nóng)用機(jī)器自動(dòng)駕駛的時(shí)代，再也沒有什么事情是一成不變的了。在過去的二十年里，農(nóng)業(yè)經(jīng)歷了巨大的變化；人們會(huì)驚訝地發(fā)現(xiàn)：人工智能正以驚人的方式重新塑造著糧食種植業(yè)。

這是個(gè)好消息，因?yàn)闄C(jī)器智能肯定會(huì)降低與人工相關(guān)的低效率。令人驚訝的是，甚至是在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，這些技術(shù)進(jìn)步是如何在自動(dòng)更新上運(yùn)行的，因此專業(yè)提出精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的概念。

精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)是借助新型機(jī)器，在控制成本的同時(shí)優(yōu)化產(chǎn)量，促進(jìn)和保持可持續(xù)性。這包括保護(hù)環(huán)境、保護(hù)土地、水和空氣，減少浪費(fèi)。減少使用農(nóng)藥、化肥和其他化學(xué)品，減少燃料消耗，減少碳排放，節(jié)約更多的自然資源和能源，一代又一代的地球未來居民將依靠它。

通過垂直農(nóng)業(yè)，城市地區(qū)不需要再全部依賴農(nóng)村地區(qū)的食物消費(fèi)，雖然城市地區(qū)的人民缺乏大面積的耕地，但他們可以利用高層建筑中的空間，廢棄的區(qū)域或是創(chuàng)造一些地方來種植食物。

在不同時(shí)期在灌溉和施肥所浪費(fèi)的滯后時(shí)間已經(jīng)改為灌溉施肥，即施肥和灌溉相結(jié)合的過程。將肥料添加到灌溉系統(tǒng)中，是商業(yè)種植者最常使用的。

但機(jī)器人要想抓住某個(gè)物體并與之互動(dòng)，不僅需要能夠識(shí)別環(huán)境中的物體，還需要了解這些物體是如何在機(jī)器人要想抓住某物并與之互動(dòng)，不僅需要能夠識(shí)別環(huán)境中的事物，還需要了解環(huán)境中的這些物體是如何在物理上相互聯(lián)系的，它們彼此之間的連接方式，如葡萄藤上的水果或蔬菜。然后，系統(tǒng)需要了解這種關(guān)系如何通知機(jī)器人如何抓住并從其環(huán)境中移除物體，把握規(guī)劃是一個(gè)基本要素，因此，從某個(gè)角度上來說，機(jī)器人應(yīng)用于農(nóng)業(yè)比工業(yè)更加復(fù)雜。

雜草控制變得更加容易

對(duì)于小型農(nóng)場來說，人類對(duì)雜草控制所付出的努力是很見成效的。這是因?yàn)槿藗円〞r(shí)間去“看到”和消除整個(gè)農(nóng)田中的雜草。要實(shí)現(xiàn)大規(guī)模食品種植的這一目標(biāo)，人們根本無法承擔(dān)起所需的時(shí)間和資源。因此，人們需要使用除草劑和設(shè)計(jì)機(jī)器人來幫助控制雜草。

定期噴灑會(huì)在農(nóng)場周圍留下大量不必要的除草劑，這既浪費(fèi)資源又浪費(fèi)勞力。而這個(gè)解決方案將是一個(gè)僅針對(duì)雜草的雜草控制過程，快速，高效，并且對(duì)農(nóng)場產(chǎn)量沒有影響。

隨著視覺和協(xié)作噴霧機(jī)器人的出現(xiàn)，計(jì)算機(jī)視覺和機(jī)器學(xué)習(xí)相結(jié)合，重新定義了雜草控制。視覺和噴霧智能機(jī)器是控制雜草的新方法，因?yàn)樗梢韵?0％的除草劑，同時(shí)確保清除雜草。它具有“感知和決定”的功能，使其可以看到每個(gè)植物并決定對(duì)它們進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚?，機(jī)器噴嘴可以在機(jī)器自主駕駛經(jīng)過時(shí)實(shí)時(shí)清除不需要的雜草。

機(jī)器人植物嫁接提升效率

人工智能追求的就是速度、效能和便利性。使用人工智能，機(jī)器人可以處理令人類感到壓力的任務(wù)。根據(jù)一份報(bào)告所說，蔬菜專家RichardHassell領(lǐng)導(dǎo)了克萊姆森大學(xué)的海岸研究和教育中心的一個(gè)科學(xué)家小組，他們?cè)瞥隽艘环N機(jī)器人系統(tǒng)，可以將抗病的根系移植到茁壯的植物頂部，速度之快就像你說完一句話一樣。

另一方面，農(nóng)業(yè)無人機(jī)能使農(nóng)民和無人機(jī)飛行員提高效率，比如農(nóng)作物監(jiān)測、農(nóng)作物種植、畜牧管理、農(nóng)藥噴灑、灌溉繪圖等等。無人機(jī)可用于土地偵察，植物斑點(diǎn)病處理和一般的農(nóng)場管理。精細(xì)農(nóng)業(yè)希望能利用新技術(shù)來提高農(nóng)作物的產(chǎn)量和盈利能力，同時(shí)降低種植作物所需的傳統(tǒng)投入（土地、水、肥料、除草劑和殺蟲劑）。

在農(nóng)業(yè)應(yīng)用上，自動(dòng)化和人工智能將有助于減輕農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力老齡化和尋找不那么繁重工作的外地工人數(shù)量減少的影響。自動(dòng)駕駛的農(nóng)業(yè)機(jī)械和無人駕駛飛機(jī)意味著農(nóng)民可以少花時(shí)間觀察前方的道路，多花時(shí)間關(guān)注前方通往更可持續(xù)的收成和利潤的道路。數(shù)據(jù)挖掘和預(yù)測分析將成為貿(mào)易的常用工具，使農(nóng)民能夠做出更好的決策，最大化資源，優(yōu)化產(chǎn)量。據(jù)預(yù)測表示，機(jī)器人和機(jī)器學(xué)習(xí)有助于促進(jìn)新的、更可持續(xù)的農(nóng)業(yè)方法，將農(nóng)業(yè)帶到內(nèi)部和新的高度，以節(jié)約資源、減少化學(xué)品和縮短上市時(shí)間。

更潔凈的農(nóng)產(chǎn)品

清潔是食品生產(chǎn)商持續(xù)面臨的挑戰(zhàn)。軟機(jī)器人已經(jīng)超越了以往，以確保其鉗子達(dá)到更高的食品安全水平。該夾持器使用按照嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)制造的外科級(jí)聚合物材料的專利混合物，并滿足美國食品藥品管理局（FDA21CFR）、歐洲食品接觸材料法規(guī)（EC1935）和日本衛(wèi)生、勞動(dòng)和福利部的要求。

通過追求特殊作物行業(yè)中一個(gè)最大的未滿足需求，機(jī)器人用于農(nóng)業(yè)讓很多人得到獲利，例如協(xié)作機(jī)器人在農(nóng)業(yè)中應(yīng)用，其番茄收入的30%到40%直接用于支付勞動(dòng)力。農(nóng)場主表示：做一個(gè)收割機(jī)的工作對(duì)身體要求很高，這是一項(xiàng)艱巨的工作，是一項(xiàng)季節(jié)性的工作，尋找勞動(dòng)力以滿足需求的能力日益成為一場斗爭。

而一個(gè)設(shè)計(jì)用于在緊湊空間工作的協(xié)作機(jī)器人，像室內(nèi)溫室，安裝在一個(gè)移動(dòng)平臺(tái)上，配備了計(jì)算機(jī)視覺和機(jī)器學(xué)習(xí)，以便沿著一排植物自主移動(dòng)時(shí)挑選成熟的農(nóng)產(chǎn)品，就是非常好的解決辦法。

如果種植者有一天能摘下來，第二天就把它放在雜貨店的貨架上，那就是營養(yǎng)價(jià)值和風(fēng)味的頂峰！這就是農(nóng)業(yè)市場消費(fèi)趨勢的發(fā)展方向。人們?cè)陲嬍持行枰迈r的農(nóng)產(chǎn)品，但是，要生產(chǎn)出質(zhì)量、營養(yǎng)價(jià)值和口味始終很高的新鮮農(nóng)產(chǎn)品，意味著種植者需要在食品消費(fèi)地附近開始生產(chǎn)。目前，果蔬的物流供應(yīng)線比較長，可以吃到產(chǎn)品的保質(zhì)期，降低最終客戶的體驗(yàn)。

對(duì)安全可靠的食物供應(yīng)的信心是人類的基本需求。但人口增長、勞動(dòng)力短缺和土地退化威脅著可持續(xù)性。農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)需要用更少的錢做更多的事，因此機(jī)器人相關(guān)技術(shù)和人工智能正在迎接挑戰(zhàn)。而3D視覺和人工智能的突破，無疑能夠在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，更加具有可操作性。

農(nóng)業(yè)市場未來可期

有學(xué)者曾提到，第四次工業(yè)革命，會(huì)是以人工智能，清潔能源，機(jī)器人技術(shù)，量子信息技術(shù)，可控核聚變，虛擬現(xiàn)實(shí)以及生物技術(shù)為主的技術(shù)革命。

當(dāng)前國際分工的主要特點(diǎn)是：（1）發(fā)達(dá)國家之間工業(yè)部門內(nèi)部的分工向縱深發(fā)展，普遍實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品專業(yè)化、零部件專業(yè)化、工藝專業(yè)化的分工。（2）發(fā)達(dá)國家與發(fā)展中國家間，傳統(tǒng)的工業(yè)國與農(nóng)業(yè)國之間的分工形式雖然存在，但已大大削弱。占主導(dǎo)地位的是工業(yè)部門內(nèi)部勞動(dòng)密集型產(chǎn)品（或工序）與資本和技術(shù)密集型產(chǎn)品（或工序）之間的分工。

國際分工的發(fā)展，使社會(huì)勞動(dòng)得到了節(jié)約，勞動(dòng)生產(chǎn)率也得到了提高，但農(nóng)業(yè)的地位始終是貫穿從第一次到第三次工業(yè)革命的，機(jī)器人和相關(guān)機(jī)械化也最后會(huì)回到農(nóng)業(yè)。

我們的工作正漸漸被機(jī)器人所接管，無法否認(rèn)，機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展是大勢所趨，機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展會(huì)影響到任何行業(yè)。除了提高效率，機(jī)器人還能確保流程和產(chǎn)品的效率和有效性，減少滯后時(shí)間和增加產(chǎn)量。

同時(shí)，對(duì)安全可靠的食物供應(yīng)的信心也是人類的基本需求。但人口增長、勞動(dòng)力短缺和土地退化威脅著可持續(xù)性，農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)需要用更少的錢做更多的事。機(jī)器人技術(shù)和人工智能正在迎接挑戰(zhàn)，因?yàn)檗r(nóng)場學(xué)著像精益工廠一樣運(yùn)轉(zhuǎn)。高科技、清潔、數(shù)據(jù)豐富，為更可持續(xù)的未來服務(wù)。

總之，我們可以選擇關(guān)注這種可能會(huì)引發(fā)人們失業(yè)的未來發(fā)展趨勢，也可以選擇接受這種變化。事實(shí)上，機(jī)器人+視覺系統(tǒng)就是食品種植的未來，而人工智能正在推動(dòng)。