未来的温室会是无人机和机器人的天下吗?

自动化温室已经是一个快速逼近的现实,看起来一切都很美好:通过无人机图像数据正确预测收成,并且系统已经相应地通知了托运分拣和发货机器人。但是结合天气预报,它警告说下周的收成可能会来得太早,所以通过智能环境控制系统进行自我调整以补偿,推迟收成。

荷兰代尔夫特理工大学Delft University微型飞行器实验室的教授Guido de Croon正在从事温室无人机的应用研究。

作为信息采集者的超轻型无人机

Guido de Croon教授认为,小型轻型无人机可被用于温室监测作物的生长和发育以及害虫、疾病、营养缺乏或水分胁迫的迹象;备份或者完全替换固定的环境监测传感器。它们甚至可以用来检查温室结构中无法触及的部分。“他们可以在三维空间中移动到需要收集信息的地方,这使他们比固定基础设施更方便。农学家已经可以将无人机图像作为作物监测的一部分,未来他们将利用自己的专业知识“训练”人工智能(AI)系统,以分析图像并根据图像做自行做出操作决策。

他的团队与Royal Brinkman合作,专门设计小型自主无人机:他们开发的无人机重量仅为20克,但带有立体视觉系统,可以判断距离和避开障碍物。无人机相互通信以避免碰撞。小型、轻型无人机对人来说是安全的,而且[从旋翼产生的气流很小,所以可以避免对作物造成影响。但需要达成一个平衡:它们越轻,携带的传感器和计算能力就越少。

Pekkeriet团队设计的一个机器人能够以与人类采摘者相同的速度收获90%的切花作物。

机器人是实干家

如果说无人机是信息采集者,那么机器人就是实干家,执行诸如采摘之类的劳动密集型任务。植物间隔机器人已经在观赏植物苗圃上运行,而一些苗圃已经拥有采果机器人。虽然使用的机器人越来越多,但它们大多仍“站在最前面”,在传送带上进行分类和分级等任务,而不是“跑进温室”。最新的机器人在3D识别摄像头系统方面已经有所成果,可以使用机器人进行采集插枝或收割等操作。Pekkeriet团队设计的一个机器人能够以与人类采摘者相同的速度收获90%的月季切花。他建议,即使机器人只收获最容易收获的50%的月季作物,节省的劳动力仍然是可观的。同时,机器人在收集作物的同时也完成了数据积累。通过AI训练的机器人几乎进入温室就知道该怎么做了。

筹资的挑战

事实证明,这些人工智能的应用至关重要的是开发成本,而不是制造成本。Sweeper是基于一个标准的工业臂,但它的能力和人工智能系统占用了该项目400万欧元的大部分资金。作为园艺业主要商业模式的中小型企业无法为研发提供这大量的资金,随着其他行业的大公司,尤其是汽车行业的大公司对人工智能和园艺机器人技术产生兴趣,这种情况可能即将改变。例如,温室设计和建造公司Certhon现在被丰田集团汽车零部件制造商电装株式会社(DENSO)收购,DENSO是机器人和流程管理领域的领导者。

Sweeper机器人

Certhon业务发展负责人Edwin Vanlaerhoven表示:“我们正在将大数据和机器学习的力量引入园艺领域。现在已经有了一个概念验证机器人,它在日本一个4公顷的温室里收获西红柿。我们计划把它带到荷兰的创新中心进行进一步开发,并让一些荷兰大种植者参与进来。”

最终推动自主技术采用的不仅仅是劳动力成本:现代种植系统中对人类不友好的环境、工作人员减少导致的作物疾病风险降低,以及对产量、质量和进度进行更大控制的潜力也是重要因素。

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