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农业可持续性是一个关乎人类的问题。但是，拯救人类的可能是机器人。当前，农业生产面临劳动力老化严重的问题，新一代工人寻求更少的劳动强度，导致人员短缺，而自动化技术和人工智能（AI）将有助于缓解这些问题带来的影响。自动驾驶农业机械和自主无人机的出现，意味着农民可以花更多的时间专注于更可持续的收成和利润。数据挖掘和预测分析变得更普遍，使农民能够做出更好的决策控制工程网版权所有，最大化资源利用并优化产量。
机器人和机器学习正帮助促进新的、更具可持续性的农业生产方法的发展，这些方法将农业纳入其中以节省资源，减少化学药品并缩短上市时间。种植户、温室和垂直农场提供了更具可持续性、更新鲜的选择，全世界的人们应该能够吃得更好、更干净、更健康和更实惠。农场正在变得更高科技，信息更灵通，并有能力以更少的资源生产更多的产品。
自动导航结合传感器、机器人技术和人工智能www.cechina.cn，帮助精准农业执行自动收获任务。图片来源：RIA
精密传感器和机器视觉
John Deere公司是农业、建筑和林业机械的全球制造商，年销售额达374亿美元。这家位于Moline的公司提供创新的农机产品和服务，帮助以土地为生的人。 该公司推出的 Deere S700系列联合收割机采用了最新的智能谷物收割技术。
“它实际上是利用图像来识别单个玉米粒何时受损的，”Deere精密农业集团自动化策略负责人Joel Hergenreter特说：“机器人技术人员知道如何调整联合收割机，确保各个玉米粒不会被损坏。”
该系列大吨位联合收割机具有机载机器人和AI技术。Deere自2003年以来就一直关注自主导航领域。自推出AutoTrac以来， Deere配置了机械传感器和视觉传感器（摄像机）来识别作物行，并确保喷雾器和收割机可以在行间行驶，不会损坏农作物。传感器融合用于接收来自GPS接收器、机械传感器和视觉传感器的信号，以实现自动转向。Hergenreter说，该公司的大多数大型农业设备都具有“自动驾驶能力”，精确度可达到英寸级，运行速度提高50％。
直观的触摸屏显示，使大量实时数据和分析工具触手可及，使操作员可以在田间移动时监视、调整机器并从机器中学习。
在某些应用中，Deere采用人工智能技术使得除草剂的消耗量只有以前的10％。 “机器每50毫秒处理一张图像，” Hergenreter说，“并将其与容量为30万的图片库进行比较，仅针对杂草。”
自主机器人采摘
2018年成立的Root AI公司，致力于使用传统的专有机器人硬件以及先进的软件CONTROL ENGINEERING China版权所有，来扩展工业机器人增值领域。农业机器人技术通常涉及定制设备，这些设备专注于特定任务或特定类型的农作物。Root AI让模块化协作机器人在农场工作，并配置了人工智能功能。该公司推出的智能机器人收割系统Virgo，是可以运行在移动平台上的标准工业级协作机器人，它配置了计算机视觉，以及用于抓取各种新鲜农产品的定制手臂末端工具(EOAT)和机载智能，使该装置能够在田间进行灵巧的工作。
联合创始人兼首席执行官Josh Lessing表示，Root AI专注于人工智能技术和算法的最新进展，特别是在复杂环境中寻找单个物体的计算机视觉软件控制工程网版权所有，结合云通信和机器学习，使机器人能够在复杂的现实世界环境中进行工作。
软驱动抓手可处理供应链中各种尺寸和形状的食物。
在美国的一些大型商业温室中，Virgo机器人被应用于采摘成熟西红柿的测试。其它特种作物也需要大量熟练、灵巧的劳动力。多变性使自动化技术的应用面临挑战性。
“通过跟踪特种作物行业最大的未得到满足的需求之一，我们引起了人们的关注。” Lessing说：番茄收入中的30％至40％要用于支付人力成本。采摘工作对体力的要求非常高，而且季节性很强，并且“寻找劳动力来满足需求的能力正在日益受到考验。”
先进的视觉感应、人工智能和定制的末端工具，使协作式SCADA机器人可以直接从葡萄藤上摘取成熟的葡萄。
灵活抓取提升效率
软性机器抓手制造商Soft Robotics公司的首席执行官Carl Vause表示，由于劳动力短缺和流程效率低下，那些无法及时进入市场的农产品和其它易腐烂的食品就会被浪费掉。Soft Robotics推出的软性机器抓手在多变的应用中具有很高的优势，例如在电子商务、商店补给和交付、按尺寸和形状分类的产品、膳食套件以及高混合/大批量制造的产品，如化妆品和消费品等。这款机器抓手与机器视觉相结合，可以定位生菜头和自动刀片控制工程网版权所有，以将生菜头与茎部分开，从而帮助种植者收获不同种类的生菜和其它绿叶蔬菜。
随着农场学会像精益工厂一样运作，机器人技术和人工智能将迎接挑战。高科技、更清洁和丰富的数据，正在为可持续发展的智慧农业未来打好基础。（作者：Tanya M. Anandan）
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