AI果農機器人能釆摘水果?

AI果農機器人能釆摘水果?

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科技 Tech


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人工智能和機器人技術是我們的下一代勞動力,它可以幫助人類用更少的資源做更多的事情! 讓我們來看看人工智能如何改變農業。

科技正以前所未有的速度和規模發展,引發多個領域的變革,塑造了新的商業模式,甚至重塑了全新社會結構。我們一起,從科技創新中洞察社會轉型和升級的機遇。

狂呼科技研究所聚焦科技創新對當今世界的影響,以獨特、前瞻的科技視角,洞察科技時代下涌現的“創新革命”。

狂呼,以最具突破性的技朮塑造我們的未來,為大眾捕捉科技商業先機,探索當今人類社會面臨的重大挑戰。

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由於COVID影響了許多就業市場,尋找季節性工人來收割全球眾多果園已成為一個真正的問題。然而,農民們找到了一種可行的解決方案“水果採摘機器人”。果農的成本,70%在釆摘,考慮到全球每年生產8億噸水果,在世界各地的許多果園進行季節性採收需要採取全員齊心協力的方法。

在農產品貿易方面,農場主的盈利能力通常取決於他們招募經過培訓的現場工人並為其提供臨時住宿的能力。歐洲各國政府呼籲那些在COVID中失業的人幫助收穫當地的水果和蔬菜,西班牙和意大利都為非法移民提供了國家監管的工作,以彌補勞動力短缺。由於COVID加劇了這一長期存在的問題,聯合國已將2021年指定為國際水果和蔬菜年,並正在尋求技術創新來減少水果損失和浪費。

傳統的果園擁有不規則形狀的樹木和巨大的樹冠,對於算法的解析和處理來說是一個巨大的挑戰。不斷變化的陽光、霧氣和雲層增加了計算機視覺的挑戰。即使對於人類採摘者來說,糾結的高大老樹也會帶來問題,他們最終花費大量時間拖拉和放置梯子,而不是採摘水果。

20世紀60年代,在工業機器人剛剛起步時,美國學者Schertz CE和Brown GK看到了機器人在人力替代上的潛力,提出了將機器人的技朮運用到水果的釆摘上。然而剛開始的機器釆摘是“粗糙”的。之前果樹釆摘應用最廣泛的是震蕩法。機器車開到果樹下,反復沖擊樹干將果實震落。這種方式可能損傷樹木,還會導致果實在下落過程中被其他果實和樹枝碰壞,損傷后的水果不僅賣不出高價還難以保存。

水果釆摘需要更精准,也更安全的技朮,隨着機器人視覺、人工智能等技朮的進步,一批技朮研究員和初創公司,投入到了更自動化、更智能的釆摘機器人的研發中。

人摘果子基本有手就行,但想讓機器人釆摘卻并不容易。這是農業自動化領域里很難攻克的一個環節,主要有三個難點:首先需要在枝葉的遮擋下准確地定位果實的位置,識別出哪些果實是成熟可以釆摘的,再以不碰壞果實的方式摘下水果。也是在近几年,釆摘機器人才慢慢有了一些產業上的突破,美國和以色列分別誕生了一些這個領域的明星公司。但從實驗室走進農場,釆摘機器人需要解決的遠不止技朮問題,作為人力的替代品,成本和效率才是釆摘機器人商業化道路上最大的痛點。

釆摘是水果生產鏈條中最耗時、最耗力的環節,在果農的經營成本中,雇佣釆摘工人的費用占據了50%至70%。然而今天勞動力市場的大背景是:農業勞動力向其他產業轉移,人口老齡化加劇農業勞動力的缺失,雇佣農工的成本逐漸增高。根據一些估計數據:到2050年,人口將增長40%,需要水果產量翻一番;到2050年,農業就業人數將減少一半,導致 500 萬水果釆摘者短缺,進而導致全球超過10%的水果無法收獲,相當於歐盟的年消費量。

美國政府對這項技術下了很大的賭注。僅2021年一年,聯邦資助機構就撥款2000萬美元來支持AgAID研究所,這是一個新組織,支持多名研究人員開發人工智能支持的農業工具。收穫自動化的支持者表示,人們仍然會有工作機會,例如培訓和操作機器人。華盛頓州立大學教授兼AgAID研究所所長Ananth Kalyanaraman表示:“在很多任務中,機器人儀器和數字設備都必須與人類合作。” “這將真正賦予人類權力,因為它為他們提供了新的技能。”

所以以色列科技公司Tevel Aerobotics Technologies採取了行動,推出了其巧妙的解決方案來幫助農民:自動水果採摘無人機。這些漂亮的無人機被恰當地命名為“飛行自主機器人”/FAR,與最先進的AI人工智能係統和航空工程相集成。它能夠精確定位隱藏在樹葉中的水果,其內部算法可以對從水果的大小和種類到成熟度的所有內容進行分類,就像超市裡的人一樣將“有缺陷”的水果扔到一邊。

通過其機器學習系統,FAR找出了處理每塊水果同時保持穩定的最佳方法。然後,它的可伸展手臂抓住水果並旋轉,輕輕地將其從植物中摘下,最終將其放入下面的板條箱或帶輪籃子中。由於地面單元中裝有感知人工智能,多個FAR機器人能夠全天候工作,可以部署在同一個果園中,而不會發生碰撞。通過專用應用程序,農場主可以監控產量、完成時間和預計成本,同時關注工作的其他方面。

根據FAR廣告,這些機器人還能夠對植物進行間伐和修剪。Tevel Aerobotics Technologies向農民保證,它將以最低的成本提供最高的性能。這顯然引發了人類失業這個有爭議的話題,儘管該公司表示,其設計該產品是為了補充現場工人而不是取代他們。

統計數據:1990年至2019年全球新鮮水果產量由於很難找到願意進入農業的工作人員,所以說,FAR是新一代農場勞動力“機械手”。正如該公司所說,“永遠沒有足夠的人手來在正確的時間以正確的成本採摘水果。” 水果要么在果園裡腐爛,要么以最高價值的一小部分出售,而農民每年損失數十億美元。

Tevel收到日本農業製造商久保田/Kubota高達2000萬美元的捐贈,正努力在向全國果園提供商業FAR。Tevel最近與HMC Farms合作在加利福尼亞州金斯堡開展了一個試點項目。該團隊已經在HMC使用無人機收穫了桃子、油桃和多種顏色的李子,取得了巨大成功。

另一個正面影響是工作安全性。加州中央山谷的收穫季節在夏季可能會持續幾天高溫,高溫超過100度。使用無人機意味著更少的人受到惡劣環境的影響。隨著農業的自主化程度越來越高,比如自動駕駛拖拉機,在製造業中看到真正的無人值守農業之前,看看我們是否能看到真正的無人值守農業將會很有趣。考慮到目前的情況,需求肯定會存在。在COVID後 ,全球化可能遇到了岔路口,我們看到人工智能和機器人技術趨勢將改變世界。

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