“锄禾”机器人来了!智能分类杂草 + 精准拔除,一天作业 20 公顷

2019/12/13 13:24:04 来源:大数据文摘微信公众号 作者:HM、牛婉杨 责编:骑士

除草一直是农业生活中的耗时耗力的大工程,从古诗“锄禾日当午”的描述中,顶着烈日拔杂草的苦差事已经折磨了人类很多年。

进入工业化社会后,尽管这一劳作已经被机械化器具和化学除草剂的出现缓解了不少,但是在不少地区,相比物理拔除,喷洒除草剂对环境和农作物伤害很大;或者因为地形复杂,物理除草的机器无法精准完成所有工作,仍需要配合大量人工进行“善后”。

最近,英国的一家农业高科技初创公司希望把物理“除草”这件工作做到极致。这家名叫SRC的公司建造了一系列的农业机器人,他们称其为“三胞胎”Tom,Dick和Harry。

三类机器由称为Wilma的AI系统控制,功能分别是监控,饲喂/除草和播种。他们想要创建高分辨率的作物地图,以保证对环境影响极小的情况下实现精确的种植。

SRC的监视机器人Tom目前已投入市场,它将提供试用性的商业杂草测绘服务。该公司还宣布,饲喂/除草机器人Dick不含化学药品的精密除草组件已达到技术成熟度(TRL)的第4等级,有望2020年进行初期试验。

ZDNet陪同SRC,在国家信托基金会名下位于剑桥郡的Wimpole Estate(目前正在试用该公司系统的20个农场之一)中演示了Tom的工作。一同演示的还有来自另一家英国初创公司RootWave的依靠电能的除草技术,该技术将被应用在Dick上。

监控机器人Tom

SRC的机器人核心技能包括自动、定位、避障、导航和在地图上精确定位物体,Tom的设计在此之上又增加了防风雨性,提升了速度、摄像储存容量并延长了电池寿命。Tom的重量为150公斤(在以后的版本中可能会让它“减肥”),但这远低于约7吨重的传统拖拉机。

Tom一天可以在20公顷的土地上完成作业任务,收集6TB的传感器数据,然后才需要更换电池和下载数据。杂草测绘服务的价格为每公顷15英镑,预计在作物生长季节,监控机器人将巡视同一块土地四次。

Tom的核心是Nvidia Jetson模块化系统(SoM)。单个板上集成了CPU、GPU、电源管理、RAM和闪存存储。Tom的相机可以以亚毫米分辨率记录植物细节,而在记录地面细节时分辨率甚至更高。它的电源来自四个磷酸铁锂电池。

由COSMONiO开发并在Ubuntu上运行的Wilma AI目前可以将小麦与阔叶杂草区分开来,并且在即将到来的作物生长季就可以做到识别草类杂草,例如黑草,雀麦属杂草,和黑麦属杂草。这些杂草都对北欧农民造成了极大困扰,对AI的要求也更高,因为这些杂草与小麦有很高的结构相似性。

SRC联合创始人Sam Watson-Jones告诉ZDNet:“单纯使用视觉数据就可以识别阔叶杂草,但想要识别草类杂草则需要使用不同的摄像机,例如高光谱和立体摄像机。通过分析不同层次的数据,AI判断的准确性可以得到提高。”

Tom机器人的杂草测绘服务将于2021年全面商业推广。

不使用化学试剂的除草技术

有机农场(例如国家信托基金会的Wimpole Estate)在试图减少除草剂的使用,以造福野生动植物和整个环境。Watson-Jones表示,实现不应用化学药物的除草也对SRC至关重要,因为应用化学方法很难控制黑草。这就是SRC与RootWave合作,将依靠电能的除草技术应用于精确除草机器人Dick的原因。

RootWave Pro通过高压电杀灭杂草。这项技术将被应用于SRC的除草机器人Dick,并于2020年开始进行试验。

RootWave的当前产品RootWave Pro(见图)是一种专为园丁设计的手动除草机。它可以通过释放高压电(高达5000V)使植物全身的水分沸腾,从而除掉那些杂草。由Innovate UK拨款100万英镑资助的SRC / RootWave联合项目面临的挑战是缩小整套系统的尺寸、重量和功耗,以便将其安装在自动机器人上。如果能够在杂草刚长出来的时候发现它,那么杀死它所需要的电压可能会比当前手持设备更低,这就提高了设备的安全性能,并且降低了对电源的要求。

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该公司表示,预计从2021年秋季开始,SRC的试验农场将开始用机器人Dick进行除草。

SRC对未来还有很多规划,包括实现播种的机器人Harry,和在农场上建立监控机器人Tom的“大本营”。在那里Tom可以充电和下载数据。Watson Jones表示,建立大本营可能还需要2-3年,而距离Harry的实现甚至更远了。

SRC的联合创始人表示,当务之急是实现商业化:“如果我们实现了机器人除草(这是一个很大的市场),并且快速占领市场,我们公司的存续就可以不再依赖股权投资之类的东西,并可以开始依靠自身力量赚到钱。”

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关键词:机器人除草

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