原文 : https://edition.cnn.com/2019/09/04/business/robot-farmers/index.html
倫敦 (CNN Business) 採摘草莓或沙拉一定要很小心. 雖然像麥子馬鈴薯等作物已經機器採收數十年, 許多水果和蔬菜還是無法使用機器採收. 因為太容易損傷, 或是機器很難對作物定位.
但最近, 機器學習技術發展和進步, 已經成功試驗出更靈敏及更靈巧的機器人, 使用攝影機和人工智慧來定位成熟水果的位置, 並且小心精確的採收.
由劍橋大學工程師所開發, Vegebot 是第一部可以辨識和採收結球萵苣的機器人 -- 即使對人類來說也是最困難的作物也能自動化, 這會給農民帶來希望.
首先, 一個攝影機掃描萵苣, 這個機器學習的演算法已經經過超過一千張萵苣照片的訓練, 然後決定是否成熟可採收. 然後第二個攝影機引導採收籠來到作物的上方而不會壓到作物. 感測器確認到正確位置, 壓縮空氣以極大的力量驅動刀片切過莖, 把作物完美切割下來.
成功率很高, 根據七月所發表的研究顯示, 91% 的作物被精確辨識. 但機器採收速度還是比人慢, 平均要 31 秒才能採收一顆萵苣. 研究人員表示, 只要使用比較輕的材質材料, 速度可以輕易的提升上來.
如果機器要被使用於商業上, 就需要做類似的調整. Simon Birrell 這項研究的共同作者, 他對 CNN Business 表示 "我們的目的是要證明可以做得到, 而我們做到了". 他表示 "現在要看誰要接棒繼續往前跑".
越來越多嘴要被餵食, 但越來越少人力勞工
目前 77 億人的世界人口, 預估到 2050 年會來到 97 億 -- 這意味著每年要多出八千萬人的食物供給 -- 農業面臨著日益增加的食物生產需求.
而且氣候變遷帶來額外的壓力, 像是極端氣候, 農業用地萎縮以及自然資源枯竭, 使得對創新和效率的需求更加迫切.
這些都是農業要發展機器人技術的原因之一. 根據市場情報公司 BIS Research 的報告, 農業用無人機和機器人的全球市場, 預估將從 2018 年的 25 億美元來到 2028 年的 230 億美元.
BIS Research 首席分析師 Rakhi Tanwar 對 CNN Business 表示 "農業用機器人將會比傳統農用機械, 有更高運作速度並且更精確, 這會讓生產速度有明顯的提升,"
除此之外, 種植者也長期面臨著勞力短缺. 根據世界銀行的資料, 全球農業就業人口的比例已經從 1991 年的 43% 下降到 2018 年的 28%.
Tanwar 表示, 部分原因是年輕人對這個行業缺乏興趣. 她表示 "發展在農用機器人, 可以大大紓解種植者因為勞力短缺導致的經濟損失,"
機器人可以日夜工作, 不需要停下來休息, 這在作物成熟季節特別有幫助.
普利茅斯大學 (University of Plymouth) 機器人學講師 Martin Stoelen 表示 "最主要的好處是可以連續工作", 他也是 Fieldwork Robotics 公司創辦人, 這家公司正和英國主要莓果種植者之一的 Hall Hunter 合作開發覆盆子採收機器.
他們的機器人, 預估明年可以投入生產, 農忙期間一周將運作七天, 每天運作超過 20 個小時, Stoelen 認為 "用人力來採收很明顯是做不到".
永續的農業和食物浪費
農用機器人更有辦法實踐永續農業發展. Tanwar 表示, 機器人可以讓種植者使用較少的水, 更少的燃油, 以及農藥, 減少不需要的浪費.
就目前, 農場通常只採收一次, 任何採收時尚未成熟的水果或蔬菜都會放著腐爛. 然而, 機器人可以被訓練只採收成熟的蔬菜, 日夜不停的工作, 在同一個地方來回好幾次, 等到成熟之後再採摘.
Birrell 表示, 這是機器採收最重要的影響. "目前, 大約有四分之一到三分之一的食物在農田上腐爛, 因為人類開始收成時通常有些作物尚未完全成熟".
一個成功的例子, 比利時的新創公司 Octinion 所開發草莓採摘機器人.
這個機器人 - 今年推出已經被運用於英國以及荷蘭的種植者 - 機器人被安裝於自動導引車上, 專門採摘桌面種植生產的草莓.
機器人使用 3D 影像來辨識成熟的莓果, 一對塑膠鉗輕輕夾住, 然後 -- 就像人類 -- 旋轉 90 度讓莓果從莖上脫落, 然後小心放入小簍中.
Octinion 創辦人以及首席執行長 Tom Coen 表示 "機器人在市場上可能會由供應導向轉變成需求導向". 他補充說明, "機器人有助於減少食物浪費和提高價格".
嚴苛的條件
農業機器人主要面臨的挑戰是如何適應全天候的氣候狀況. 農業用機械通常是沉重, 因此可以承受雨, 雪, 泥巴, 灰塵和高熱.
"建造農用機器人和建造工廠用的有非常大的差別" Birrell 表示. "直到機器人出現在農田上, 你才會察覺機器人需要被設計成很耐用 -- 會被拍打會被撞擊, 需要越過崎嶇的地面, 有雨, 有灰塵, 還有閃電."
加州 Abundant 機器人公司已經製造出可以承受農場各種條件的蘋果採收機器人. 機器人由類似拖拉機平台上安裝著蘋果採收吸管所構成, 自己會在果園裡行走, 使用電腦識別系統來辨識成熟的水果.
Abundant 公司首席執行長 Dan Steere 表示, 這意味著果園作物採收自動化的開始. "這幾世紀以來, 自動化穩定的提高農業的生產力" 他表示 "直到目前 [我們] 還是錯失掉許多好處".
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