2个月前,一家位于英国普利茅斯大学的新创公司推出了世界上第一个覆盆子采摘机器人。该机器每天可以采摘约25,000个浆果,若是与人类8小时轮班制相比,覆盆子采摘机器人比人类采摘量多出10,000颗浆果。覆盆子这类浆果对于采摘机器人颇具挑战性,因为机器人必须识别成熟的果实,并且必须小心处理柔软的浆果避免造成损坏。种植蔬果机器人今年5月,农产新创公司Iron
Ox开始在美国加州一家商店出售由机器人所种植的蔬果沙拉。Iron
Ox的农场设有机器人负责采摘、自动驾驶货板运输车和水耕法种植大缸,不过种下种子和包装沙拉等任务仍然需要人类负责。除草机器人去年,瑞士公司Ecorobotix筹集了1,100万美元(约台币3.4亿元)当做开发除草机器人的资金。初步所设计出来的机器人完全由太阳能发电,每天可以工作12小时,Ecorobotix并且宣称除草剂的使用量减少了90%。该公司称这项投资是“迈向全球数十亿美元除草市场的下一步”。耕种机器人FarmBot是一种适合家用的机器人,使用者可以远端摇控栽种农作物,方法很简单,只要使用应用程式来设计和控制栽种方式。整套装置需要家用电源、wifi和连接到花园的水管,售价3,995美元(约台币12.4万元)。雷射除草机器人今年2月,英国著名连锁超市Waitrose与总部位于朴茨茅夫的
“小型机器人公司”(Small Robot
Company)合作,展开了为期三年的机器人试验。机器人共有三台,分别名为Tom、Dick以及Harry,全部都在汉普郡的麦田里工作,负责种植种子、制作植物种植地图并用雷射光杀死杂草。机器人的体型比拖拉机小了许多,因此适合用在面积小且不规则形状的农地,也因为机器重量减轻,对于土壤的破坏相对降低。关注“新海外”
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Iron
Ox是众多试图实现人类密集型农业自动化的公司之一。它结合了机器人采摘臂,水培大桶和自动驾驶搬运工来种植蔬菜。但尽管他们一再声称他们的种植流程是“自治的”,但人类仍然需要做很多工作,人力劳动者还需要负责种植幼苗和包装植物,机器人只是在他们成长的过程中实施管理。

蔬菜沙拉可以算得上是人类智慧的结晶。生菜、西红柿、鹰嘴豆,这些农作物经过人们的悉心照料后成熟,就被人们收割采摘。采摘的动作看似简单动作,这于我们灵巧的双手来说,也是一个挑战。

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至于机器人嘛,那就是另外一回事了。所以,机器人专家正致力于发明专门收割水果和蔬菜等农作物的机器。之前,有机器人用水刀收割生菜。现在又诞生了一个苹果采摘机器人,这个“金属农夫”刚从研发中心“毕业”,已在新西兰的果园里找到了一份工作。

尽管如此,该公司已经开始销售其产品的消息仍然很令人鼓舞,因为它可以展示了这种半自动化农业的优缺点。

以目前的情况来看,它的应用可能十分有限,但它预示着,未来超专业机器人将帮助我们种植农作物。这款机器人目前还没有名字,由一家名为Abundant
Robotics的公司开发。

这种机器人农场非常贴近农户,因为它们的物理占地面积较小,这意味着更低的运输成本和更少的食物周转里程,从农地到餐桌的成本有望降低不少。但是,目前的Iron
Ox的运作规模有限。它只卖三种绿叶蔬菜,每周只送一次给Bianchini,所以现在的销售价格就比较昂贵,一盒两盎司的红脉酢浆草售价为2.49美元,一盒两盎司的Genevieve罗勒售价2.99美元,四个生菜售价4.99美元。

它体内装上了激光雷达,所以当它在苹果树之间穿梭的时候,激光雷达就会射出激光,用机器视觉对水果进行成像。“这款机器人能够实时识别苹果。”Abundant
Robotics的首席执行官Dan
Steere表示,“如果苹果熟了,计算机系统就会对它进行排序,以便让机器手臂把它们采摘下来。”

不过,这只是Iron
Ox和新一轮自动化农业创业公司的开始。如果他们试图创造的市场开始增长,规模效应下,整体的成本就有望快速下降。

也许与其说是采摘,不如说是吸吮,因为机器手臂用真空管把娇嫩的果实吸走。摘下来的苹果被放到传送带上,随后运送到一个箱子里。机器人一天24小时都能处于工作状态,它在一排排果树中来回穿梭,略过不太熟的水果,过些时日再回来,就像人类采摘苹果一样。

雷锋网注:【 图片来源:WIRED所有者:ABUNDANT ROBOTICS 】

苹果采摘机器人直到现在才问世,有很多逻辑和技术上的原因。

谈到农业自动化的发展,与其说是剪刀,不如说是砍刀。目前,农业中广泛使用的机器有一些是联合收割机,它可以收割整棵小麦。除此之外,还有棉花收割机,它可以横扫过整片土地,把蓬松的果实摘下来。

然而,采摘苹果和收割小麦棉花的情况不一样。我们不能为了采摘苹果而把苹果树压垮。“你不能毁坏树木,也不能伤害果实,”Steere说,“因此,研发这类机器人比研发小麦联合收割机之类的机器更加困难。”

如今,让采摘苹果实现自动化的主要原因在于传感器,因为这个机器人不仅要精确地定位水果,还要确定它们的成熟度。农夫有丰富的经验来辨别苹果什么颜色代表成熟,而操作人员可以向农民咨询意见。然后,公司再相应地调整视觉系统,让机器人适应特定品种的苹果颜色。

这可能会让你觉得人类农夫的末日即将来临。但值得记住的是,自动化并不是什么新鲜事,尤其是在农业领域。在19世纪联合收割机出现之前,小麦曾需要一大批农民使用镰刀在田间辛苦地收割。因此,苹果和需要细心呵护的作物迎来自动化时代,这似乎是很一件理所当热的事。

“采摘水果任务繁重,”T&G Global的首席运营官Peter
Landon-Lane说道,“对于农夫们来说,采摘一公顷苹果的任务量相当在长达5英里的垂直梯子爬一个来回。现在,有了机械化和机器人技术,我们可以省去很多繁重的工作。”这样一来,农夫们就轻松多了,他们只用监督机器人来回采摘苹果,以及挑选出机器人漏掉的苹果。

由于农业继续发展,人力资源却短缺,实现自动化意义重大:在美国,2002年至2014年间,全职田间工作者的数量下降了20%。在同样的土地上(实际上,考虑到海平面上升,土地面积可能会更小)养活嗷嗷待哺的人类,这就意味着我们要依靠机器来实现农业自动化,就像我们过去的农业革命一样。

而这一次有趣的是,我们现在比以前有能力制造出更有针对性的机器。

比如,新西兰的苹果树和你家后院的任何植物都不一样。虽然苹果树天生浓密,但新西兰的苹果树又短又平,所以看起来很像一排排的葡萄藤。因此,原本应该是由叶子、苹果和茎组成的3D果实,现在更像是2D。机器人的手臂在一排排树茎上不断搜寻,就像在阅读书籍,一边拣出特定的单词,一边留下其他的单词。

苹果生长在这种环境下还有其他好处:采摘者更容易采摘到果实,而且这样能确保果实和树叶沐浴更多阳光。

这种作物适应性和生菜收割机器人的原理一样。有农民种植了一种特殊的生菜,这种生菜长得更像一个小灯泡而不是一个大球,得益于这一点,水刀可以更整齐地在植物底部切割。

因此,我们不仅需要为特定的作物定制机器人,也必须为机器人找到特定的作物。所有这些变量让多功能农业机器人的制造变得很困难。而且,这还不包括在高度结构化的室内生产的作物。

例如,一家名为Iron
Ox的初创公司正在开发机器人,准备用于草药等农作物。这种植物都生长在自己的小豆荚里,豆荚则被放置在水培托盘里。随着植物的生长,需要的空间也越来越大,所以机器手臂会周期性地把它们拿起来,并把它们送到更大的托盘里。所以,我们可以看到,室内外的机器人系统都在发展,以便更好地照料既定环境下的作物。

由于种种原因,比如苹果树有很多根,你不能水培苹果。但Iron
Ox的系统可以培育一系列适合室内种植的作物,无论是草本植物,还是绿叶蔬菜。

此外,他们的机器手臂不仅仅是一个用来摘苹果的真空管,它还有额外的灵活性。Iron
Ox首席执行官Brandon
Alexander表示:“我们使用机器手臂的原因是,通过软件升级,我们可以达到更高的自动化水平。”农民可能会利用农业机器人手臂来修剪植物,或者识别叶子上的害虫或致病因素。

因此,在一定程度上,农业机器人将具有适应性。但是肯定不会出现一个农业机器人来统治所有农作物,因为农作物太多样化了。

此外,专业化将赋予机器人农民们不具备的力量。我们说的是超高速、超灵敏和许多其他超能力,所有这些都是为了确保在不断变化的地球上建立一个强大的粮食生产体系。

【封面图片来源:网站名WIRED,所有者:GETTY IMAGES】

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