機器人+視覺系統(tǒng) 農業(yè)市場未來可期

8月7日消息，聯合國預測，到2050年，世界人口將從目前的76億增加到98億。從這個角度來看，全球收獲倡議（GHI）預計，世界糧食生產國將需要增加70%的產量，以適應人口增長。此前GHI數據曾顯示，從2005年到2019年，農業(yè)就業(yè)人數預計減少5800萬人，減少了11%的農業(yè)勞動力。這對農民來說是一個巨大的挑戰(zhàn)，他們試圖找到熟練的勞動力來提高產量，但是目前除開中國這個農民人口還是占據一定份額的國家，其余國家可供農業(yè)生產的人口占比非常小，農業(yè)正面臨危機。

農業(yè)產業(yè)需要學習如何通過采用更有效和可持續(xù)的生產方法，以更少的成本做更多的事情。機器人技術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)和專有的機器人硬件以及復雜的軟件來擴展工業(yè)機器人增值的領域，同時農業(yè)機器人技術通常涉及針對特定任務或特定類型作物的定制設備，因此一般都是復合式使用。例如協作機器人和AGV在大棚內的應用，在國外如今就被許多農業(yè)從業(yè)者逐漸認可。

自動轉向聯合收割機使用傳感器融合、機器人技術和人工智能來自動執(zhí)行許多精確農業(yè)的收割任務。在整個北美，農民們正在接受這項技術并相信這些數據。因為單一的機械化已經越來越難以滿足農業(yè)發(fā)展的要求，越來越少的人力限制了生產力的進步。隨著垂直農業(yè)的發(fā)展，為了適應更廣泛的機器人以及機械化，農業(yè)生產的人們采用了受控環(huán)境區(qū)（CEA）技術來種植糧食。

無法控制的天氣和農業(yè)條件現象得到了這項技術驅動型創(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田。在這片農田中，環(huán)境受到控制，與溫室相似的技術得到應用。使用人工照明增強自然光在這里并不罕見。最近，LED燈也用于模仿日光來促進食物的生長，他們用AGV與協作機器人的組合，進行農田的撒播、收割以及采摘，可見，技術的的確確改變了糧食種植業(yè)。

令人驚喜的技術進步

我們生活在計算機時代，由計算機驅動的機器是新的勞動力。完全依賴人工的工作正在減少。我們現在所處的時代是拖拉機和其他農用機器自動駕駛的時代，再也沒有什么事情是一成不變的了。在過去的二十年里，農業(yè)經歷了巨大的變化；人們會驚訝地發(fā)現：人工智能正以驚人的方式重新塑造著糧食種植業(yè)。

這是個好消息，因為機器智能肯定會降低與人工相關的低效率。令人驚訝的是，甚至是在農業(yè)領域，這些技術進步是如何在自動更新上運行的，因此專業(yè)提出精準農業(yè)的概念。

精準農業(yè)是借助新型機器，在控制成本的同時優(yōu)化產量，促進和保持可持續(xù)性。這包括保護環(huán)境、保護土地、水和空氣，減少浪費。減少使用農藥、化肥和其他化學品，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。

通過垂直農業(yè)，城市地區(qū)不需要再全部依賴農村地區(qū)的食物消費，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。

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

但機器人要想抓住某個物體并與之互動，不僅需要能夠識別環(huán)境中的物體，還需要了解這些物體是如何在機器人要想抓住某物并與之互動，不僅需要能夠識別環(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)需要了解這種關系如何通知機器人如何抓住并從其環(huán)境中移除物體，把握規(guī)劃是一個基本要素，因此，從某個角度上來說，機器人應用于農業(yè)比工業(yè)更加復雜。

雜草控制變得更加容易

對于小型農場來說，人類對雜草控制所付出的努力是很見成效的。這是因為人們要花時間去“看到”和消除整個農田中的雜草。要實現大規(guī)模食品種植的這一目標，人們根本無法承擔起所需的時間和資源。因此，人們需要使用除草劑和設計機器人來幫助控制雜草。

定期噴灑會在農場周圍留下大量不必要的除草劑，這既浪費資源又浪費勞力。而這個解決方案將是一個僅針對雜草的雜草控制過程，快速，高效，并且對農場產量沒有影響。

隨著視覺和協作噴霧機器人的出現，計算機視覺和機器學習相結合，重新定義了雜草控制。視覺和噴霧智能機器是控制雜草的新方法，因為它可以消除90％的除草劑，同時確保清除雜草。它具有“感知和決定”的功能，使其可以看到每個植物并決定對它們進行適當的處理，機器噴嘴可以在機器自主駕駛經過時實時清除不需要的雜草。

機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，機器人可以處理令人類感到壓力的任務。根據一份報告所說，蔬菜專家RichardHassell領導了克萊姆森大學的海岸研究和教育中心的一個科學家小組，他們曾推出了一種機器人系統(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，農業(yè)無人機能使農民和無人機飛行員提高效率，比如農作物監(jiān)測、農作物種植、畜牧管理、農藥噴灑、灌溉繪圖等等。無人機可用于土地偵察，植物斑點病處理和一般的農場管理。精細農業(yè)希望能利用新技術來提高農作物的產量和盈利能力，同時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）。

在農業(yè)應用上，自動化和人工智能將有助于減輕農業(yè)勞動力老齡化和尋找不那么繁重工作的外地工人數量減少的影響。自動駕駛的農業(yè)機械和無人駕駛飛機意味著農民可以少花時間觀察前方的道路，多花時間關注前方通往更可持續(xù)的收成和利潤的道路。數據挖掘和預測分析將成為貿易的常用工具，使農民能夠做出更好的決策，最大化資源，優(yōu)化產量。據預測表示，機器人和機器學習有助于促進新的、更可持續(xù)的農業(yè)方法，將農業(yè)帶到內部和新的高度，以節(jié)約資源、減少化學品和縮短上市時間。

更潔凈的農產品

清潔是食品生產商持續(xù)面臨的挑戰(zhàn)。軟機器人已經超越了以往，以確保其鉗子達到更高的食品安全水平。該夾持器使用按照嚴格標準制造的外科級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、勞動和福利部的要求。

通過追求特殊作物行業(yè)中一個最大的未滿足需求，機器人用于農業(yè)讓很多人得到獲利，例如協作機器人在農業(yè)中應用，其番茄收入的30%到40%直接用于支付勞動力。農場主表示：做一個收割機的工作對身體要求很高，這是一項艱巨的工作，是一項季節(jié)性的工作，尋找勞動力以滿足需求的能力日益成為一場斗爭。

而一個設計用于在緊湊空間工作的協作機器人，像室內溫室，安裝在一個移動平臺上，配備了計算機視覺和機器學習，以便沿著一排植物自主移動時挑選成熟的農產品，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)價值和風味的頂峰！這就是農業(yè)市場消費趨勢的發(fā)展方向。人們在飲食中需要新鮮的農產品，但是，要生產出質量、營養(yǎng)價值和口味始終很高的新鮮農產品，意味著種植者需要在食品消費地附近開始生產。目前，果蔬的物流供應線比較長，可以吃到產品的保質期，降低最終客戶的體驗。

對安全可靠的食物供應的信心是人類的基本需求。但人口增長、勞動力短缺和土地退化威脅著可持續(xù)性。農業(yè)產業(yè)需要用更少的錢做更多的事，因此機器人相關技術和人工智能正在迎接挑戰(zhàn)。而3D視覺和人工智能的突破，無疑能夠在農業(yè)領域，更加具有可操作性。

農業(yè)市場未來可期

有學者曾提到，第四次工業(yè)革命，會是以人工智能，清潔能源，機器人技術，量子信息技術，可控核聚變，虛擬現實以及生物技術為主的技術革命。

當前國際分工的主要特點是：（1）發(fā)達國家之間工業(yè)部門內部的分工向縱深發(fā)展，普遍實現產品專業(yè)化、零部件專業(yè)化、工藝專業(yè)化的分工。（2）發(fā)達國家與發(fā)展中國家間，傳統(tǒng)的工業(yè)國與農業(yè)國之間的分工形式雖然存在，但已大大削弱。占主導地位的是工業(yè)部門內部勞動密集型產品（或工序）與資本和技術密集型產品（或工序）之間的分工。

國際分工的發(fā)展，使社會勞動得到了節(jié)約，勞動生產率也得到了提高，但農業(yè)的地位始終是貫穿從第一次到第三次工業(yè)革命的，機器人和相關機械化也最后會回到農業(yè)。

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

同時，對安全可靠的食物供應的信心也是人類的基本需求。但人口增長、勞動力短缺和土地退化威脅著可持續(xù)性，農業(yè)產業(yè)需要用更少的錢做更多的事。機器人技術和人工智能正在迎接挑戰(zhàn)，因為農場學著像精益工廠一樣運轉。高科技、清潔、數據豐富，為更可持續(xù)的未來服務。

總之，我們可以選擇關注這種可能會引發(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。事實上，機器人+視覺系統(tǒng)就是食品種植的未來，而人工智能正在推動。