八种国际顶尖农业机器人一探未来农业

随着 科技 的不断发展，机器人、人工智能、AI、大数据、元宇宙这些高 科技 技术和概念的出现，为人们带来对未来的憧憬和向往。在高速发展的 科技 时代，未来的农业会如何？

本期，壹度创意我与你一起了解全球顶尖农业机器人及其在农业各个阶段的应用，去一同探究未来农业所带来的变革。

众所周知，春播夏长秋收冬藏，这是自然作物的生长规律。农作物除了遵循自然规律之外，还与其所处的地域及气候等因素相关。但无论哪些因素的影响，农作物都会遵循其内在生长规律。正如农民耕种所遵循的流程化作业一样，如犁地、播种、浇水施肥、锄草、灭虫、灌溉、收获几个步骤是必不可少。

通常，农民在种地之前一般选取一块肥沃的土地，进行犁地，将土块拍碎，越碎越好，然后播下种子并用土覆盖，之后施肥为保证土壤湿润要进行浇灌，后期要进行打除草剂等，如果气候干燥还要及时灌溉，最后进行收割。在农业发展的历程中，我们最初依赖于农民的勤耕日作，但随着农业机械化及农业机器人的出现，农业的生产方式发生了很大的变化。

01 · 犁地机器人

一款芬特公司研发播种机器人采用了swarm定向播种技术，这些机器人以一种完全自主、高效且高精度的协作方式，来进行犁地和播种的工作，极大地改善了农耕时节农民从人工推犁耙到牛车拉犁耙，再到驱农用车犁地的劳动方式。

02 · 育苗机器人

育苗大部分时间只是把盆栽作物移来移去，这是一项非常单调枯燥的工作，浪费人力、效率不高。来自波士顿的育苗机器人解决了这个问题。这个育苗小管家主要由滚动轮胎、抓手和托盘组成。工作人员只要实现在触摸屏上设定地点参数，机器人就能感应盆栽，并自动把它们移动到目的地点。不过，它们的工作的确是最单调的。

03 · 种植机器人

播种的时节到了，在乡村地头我们依旧可以看到，农民拿着铁锹一铁锹挖个坑把种植播下去的场景，也可能会看到一个农民开着类似拖拉机一样的农业机械完成种植作业。这不免让我们感慨，农民那么辛苦的工作，但得到的回报却极其微薄。农业机械化的发展减轻了农民的劳动负担，提高了农业产量，促使农业发展向前迈进了一大步。

而国外一款名为Prospero的自动微型种植机器人在减轻劳动力及提高农业产量方面有着更为突出的贡献。它采取团队协作的方式，结合博弈论理论来逐株做出种植决策。机器人的顶部装有旋转双超声波感应器以来感知障碍物来避开潜在的风险，机器人下方传感器可以获取更精准的数据，来决定植物种植的最佳间距和深度。如果在它所停留之处未发现种植，Prospero可以挖个洞，放一粒种子，并用土壤将其覆盖。

此外，一位法国发明家发明了专用于葡萄种植园的机器人，并把它命名为“瓦也”（Wall-Ye）。它几乎能代替种植园工人的所有工作：修剪藤蔓、剪除嫩芽、监测土壤和藤蔓的 健康 状况。除此之外，瓦也比目前已有的种植园机器人多出一种功能，那就是安全系统。瓦也只能在有程序设定好的种植园工作，危险情况下还能启动自我毁灭程序。只在设定好的范围内工作，危险情况下宁愿启动自我毁灭程序也不“反叛”，颇有科幻片主角瓦力的感觉，瓦也可算是最忠诚的机器人了。

04 · 灌溉机器人

为了使农作物更好地生长，浇水、施肥、除草是培育农作物的过程中必不可少的过程。国外一款名为Grower被称为“草坪或农田中的灌溉英雄”。Grower可以自行慢游，利用传感器检测农田的干燥度来智能地灌溉。有些地比较湿润，不需要浇那么多水，有些土地比较干燥，需要浇大量的水，这样既为农作物提供了一个均衡的环境，还有效地节约了水资源。

05 · 蜜蜂机器人

植物开花授粉，才能酝酿果实。一到夏天，我们就能看到忙碌的蜜蜂身影。但如果你种植的植物是大棚，且在蜜蜂冬眠时开花，授粉就成为一个难题。

哈佛工程师发明了一种形似蜜蜂的小型飞行机器人，它可以自动传授花粉、进行灾后搜查和救助工作，是一款功能多样的农用机器人。英国科学家的野心更大，他们希望能发明出一款模拟真实蜜蜂大脑的机器蜂，它能基本完成蜜蜂的所有工作。这种功能强大的小“飞行员”，是不是很有科幻片的感觉？

06 · 农作物监测机器人

德国科学家研发出一款名叫BoniRob的农业机器人，它装了高精度的卫星导航，能将自己的位置精确在2厘米以内。它的外形很像一款四轮越野车，利用光谱成像仪来区分出绿色作物和褐色土壤，并记下每一株作物的位置，在生长季中一次次返回原地观察它们的生长。有着越野车的外形，却做着人工智能的活，难道不是很炫酷吗？

这“只”机器人就像一个仓鼠球，没有轮子也没有腿脚，移动起来就像一只仓鼠在球里跑。它利用GPS和WI-FI技术监测农作物数据，包括土壤组成、温湿度和植被 健康 状况，并报告给农民。“滚跑”过程中，它还能帮助抚平土壤，而且不会对农作物造成伤害。假如这只小球不小心掉入陷阱或被人抓了，农民可以远程操控它运作。跑起来就像是仓鼠在笼子嬉戏，再加上它圆滚滚的外表，最萌的农业机器人不是它还能是谁？

在澳大利亚杏仁农场上工作的机器人，可以巡逻果园并收集数据

“瓢虫”智能农业机器人，虽然不能消灭害虫，但它可以移动侦察农场，测绘，分类以及监测多种作物之间的问题。

07 · 采摘机器人

收获季节，大量农作物成熟，通常，在乡村田间会看到家家户户都开始在田间收获果实。有些果实如果不及时收割，就会落果腐败。这也是一个劳动力密集型作业。

Frontier IP推出了一款树莓采摘机器人，树莓比任何其他水果都娇嫩柔软，生长在树叶和浆果分布复杂的灌木丛中。

当然，还有很多机器人公司根据不同作物果实特征，研发了各种水果采摘、农作物收割机器人，极大地减轻农民劳作负担及劳作时间成本。

08 · 牧羊机器人

大草原上，你会时常看到牧羊人赶着牛羊群的身影。羊群非常依赖牧羊人的饲养和保护，或由牧羊人的带领下寻找新的草场觅食。澳大利亚科学家发明了一种功能类似牧羊犬的机器人来取代牧羊人，能在农场上代替人或牧羊犬赶羊。它使用2D和3D感应器，内置了全球定位系统，能够根据羊群的移动速度来赶着它们走。

本期，关于顶尖的农业机器人就分享到这里。在这个 科技 与信息的时代，壹度创意认为：

我们要立足当下农民切实问题，如劳动力缺失、生产效率低等问题，也要抬头看未来，尤其当下哪些技术可以切实地帮助农民解决问题，提升农业的生产率。农业机器人的出现从根本上解决了当下农业发展过程中受人力及生产效率制约的问题。

虽然很多技术还只是研发阶段，但我们坚信，未来农业将会更加智能、便捷，为千百年来被缚于土地之上农民减轻负担，促进农业增产、提效、提质，在乡村振兴与发展领域，真正发挥其贡献。

延伸阅读

－－海洋动物仿生学

海蜇，早在5亿多年前就漂浮在海洋里，是一种极古老的腔肠动物，还是预报风暴最早、最准确的“顺风耳”。因为它的“耳朵”（细柄上的小球)中有小小的听石，风暴产生时发出的次声波（由空气和波浪摩擦而严生，频率为8赫兹-13赫兹，传播比风暴、波浪的速度快）冲击小小听石“球”壁的神经感受器，于是海蛰就稳约听到了即将来临的风暴的隆隆声，便警惕地离岸游向大海避灾。

人们模拟海蛰感受次声波的器官，设计成功精确的“水母耳”仪器。它由喇叭、接受次声波的共振器和把这种振动转变为电脉冲的转换器以及指示器组成。将这种仪器安装在船的前甲板上，喇叭做360°旋转。当它接收到8赫兹－13赫兹的次声波时，旋转自动停止，喇叭所指示的方向，就是风暴将要来临的方向。指示器还可以告诉人们风暴的强度。这种仪器，可提前15小时左右预报风暴。

鲎，早在4亿多年前出现于地球上，是老资格的海洋节肢动物。但它进化不大，眼睛却很奇特--有4只。前面的两只小眼直径只有0.5毫米左右，都有晶状体和视网膜；视网膜中有50个-80个感光细胞，对近紫外辐射最敏感，但刺激停止后，小眼反应即降为零。

对鲎行为影响最大的是两侧的复眼。受光束照射后，复眼产生脉冲。一只眼受光束照射，一只眼产主脉冲；两只眼同时受光束照射，两只眼同时产生脉冲，但比光束照射一只眼时产生的脉冲的频率略低些。人类受其启示，研制成功一种电子模拟装置，能解10个元素构成的网络方程，应用这个原理制成的电视摄影机，能在激光下提供清晰度较高的电视影象。

鱼能在伸手不见五指的海里与海流搏斗，并能准确地发现障碍物，确定正确的方向。这些本领十分奇特。科学研究表明，这些行为是鱼类使用身体上的侧线完成的，它是鱼类的“第六感”系统，由数千个延伸整个身体的细小毛发细胞组成。即使是在完全黑暗的海水中，侧线也会对鱼类身体周围的水流做出反应，从而正确地侦测到障碍物和水流的动物。

不久前，伊利诺伊州立大学的科研小组仿生开发出一套可使机器人拥有“第六感”的人工侧线，它与鱼类的侧线系统相似。这种人工侧线由许多排列在表面的，类似于发束的微小硅片组成，每一条都通过微较链连接在一个电子感应器上。当水流与硅束接触时，硅束会因不同的水流速度而弯曲，使传感能侦测到硅束弯曲的角度和方向，从而帮助机器人找出它想去的方向。

模拟昆虫武器漫谈

各种与蝴蝶、蜻蜒、蜜蜂、苍蝇和壁虱等昆虫一模一样的侦察机器人武器，以及形状像螃蟹和鱼的侦察与攻击机器人武器从空中、地面和水中前往敌军驻地和战场的情景，使人想起科幻小说和电脑游戏。但是，在不久的将来，这种超小型侦察机器人武器无疑会实用化。有人预测，模拟昆虫武器将在21世纪中叶投入实用。

目前，美国步兵部队在进行侦察和确定炮击目标时，都是利用数米大小的无人驾驶飞机和无人驾驶直升机。而模拟昆虫武器只有十几厘米大小，它不采用螺旋桨，而是像真正的昆虫那样振翅飞行。一种称为”微型空中工具”的超小型飞机长约20厘米，重约90克，飞行时间达二三十分钟，机上的传感器可以将捕捉到的信息传送出去。敌人司令部、秘密基地、兵工厂、元首办公室和内阁会议室内部等，这些人造卫星和大型侦察机无法进入的地方，模拟昆虫武器都可以凭借自身独特的优点，毫不费力深入进行侦察。

据美国＜＜防务新闻＞＞报道，位于新墨西哥州阿尔伯克基的圣地亚国家研究所正在研制几厘米到几毫米大小的昆虫机器人，目的在于侦察敌对国储藏核武器和生化武器的设施和工厂的内部情况。这种机器人体积小，只有一种探测能力。因此，需要通过大量散布机器人来互相补充性能。工作人员首先在作为目标的设施附近设置外形如砖头和岩石等物品的“主机”。昆虫机器人根据事先制定的计划，依靠自己的力量接近设施。一旦到达目标，即使是很小的缝隙也可以潜入，并将探测到的数据传输给“主机”或者传输给从上空经过的人造卫星。结束了工作任务的机器人回到“主机”，由工作人员收回。

美国洛克希德———马丁公司正在研制一种全长20厘米左右的昆虫机器人。它虽然同真正的蝴蝶和鸟不太一样，却能在50米高的上空收集各种情报。稍加迷彩之后，不但肉眼看不到，就连雷达也难以探测到。

酷似空棘鱼和海蛰的攻击型机器人武器也登场了。给鱼状的机器人安装炸药，可以使其攻击停泊在军港的舰艇。这种机器鱼上的炸药的数量很少，无法将舰艇击沉，但是能够对声纳等军舰的重要部位进行一发必中的攻击，破坏其部分零件，就足以推迟其参加作战的时间。

美国的研究机构为了将模拟昆虫侦察机器人武器投入实用，正在推进各项研究工作。据说，如果进展顺利，今后5年内美国可以将初步的模拟昆虫侦察机器人武器投入实用。然而，在将模拟昆虫武器投入实用上还面临着种种困难。如何做到真正地像昆虫那样飞行，是研制工作的难点。传送天线和提供动力是两个最大的困难。天线和传感器越小，性能就越小，因此，研究人员希望能够开发出与昆虫的触角同样大小的天线。同时，能够充分提供电力的小型燃料电池也正在研究之中。美国麻省理工学院正在开发像衬衫扣子那样大的喷气发动机，而如何消除噪音和如何解决只能使用20分钟左右的燃料等问题，又将成为重大的课题。

蝴蝶与仿生

五彩的蝴蝶锦色粲然，如重月纹凤蝶，褐脉金斑蝶等，尤其是荧光翼凤蝶，其后翅在阳光下时而金黄，时而翠绿，有时还由紫变蓝。科学家通过对蝴蝶色彩的研究，为军事防御带来了极大的裨益。利用蝴蝶的色彩在花丛中不易被发现的道理，在军事设施上覆盖蝴蝶花纹般的伪装。根据同样的原理，后来人们还生产出了迷彩服，大大减少了战斗中的伤亡。

甲虫与仿生

有一种步甲，当其自卫时，可喷射出具有恶臭的高温液体“炮弹”，以迷惑、刺激和惊吓敌害。科学家将其解剖后发现甲虫体内有三个小室，分别储有二元酚溶液、双氧水和生物酶。二元酚和双氧水流到第三小室与生物酶混合发生化学反应，瞬间就成为 100 ℃的毒液，并迅速射出。这种原理已应用于军事技术中。

萤火虫可将化学能直接转变成光能，且转化率达 100%，而普通电灯的发光效率只有6%。人们模仿萤火虫的发光原理制成的冷光源可将发光效率提高十几倍，大大节约了能量。另外，根据甲虫的视动反应机制研制成功的空对地速度计已成功地应用于航空事业中。

蜻蜓与仿生

蜻蜓通过翅膀振动可以产生不同与周围大气的局部不稳定气流，并利用气流产生的涡流来使自己上升。蜻蜓能在很小的推力下翱翔，不但可向前飞行，还能向右和左右飞行，其向前飞行速度可达 72km/小时。此外，蜻蜓的飞行行为简单，仅靠两对翅膀不停地拍打。科学家根据此结构基础研制成功了直升飞机。

飞机在高速飞行时，常会引起剧烈振动，甚至有时会折断机翼而引起飞机失事。蜻蜓依靠加重的翅痣在高速飞行时安然无恙，于是人们仿效蜻蜓在飞机的两翼加上了平衡重锤，解决了因高速飞行而引起振动这个令人棘手的问题。