在农田忙碌的机器人 - 一个全自动杂草控制方案
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加拿大
2014年5月6日
作者：Scott Garvey，Grainews的机械编辑
UAV无人驾驶飞机，摄影：RHEA
去年十一月，在AGRITECHNICA展会上，瑞亚（RHEA，Robot Fleets for Highly Effective Agriculture and Forestry，高效农业和林业的机器人舰队）与另一个组织共享了一个最小的展位。但是，其突破性的机器人项目在农业上的商业可能性是巨大的。
“我们已经开发了在田间工作的机器人拖拉机舰队，”马德里理工大学工程教授Constantine Valero Ubierna说。机器舰队在田间搜寻并铲除杂草，全部由机器自己操纵。
RHEA概念是迈向未来自动化农业的巨大步骤。建立这样的系统需要把企业财团和来自欧盟的资金援助结合起来。
“首先，我们放飞两架无人机。两架空中移动设备飞越农田并绘制杂草在田间的分布图， ”Valero Ubierna继续说。 “它们制定工作方案，通过无线方式传送给拖拉机。然后，拖拉机自己进入农田，仅在有杂草的地方喷施农药。 “
“AirRobot是来自欧洲的RHEA项目的一部分，”AirRobot（一家建造无人机的德国公司）的销售经理Yves Degroote说。 “我们是研发这个飞行平台的合作伙伴。”
“我们作用是：我们飞越并定义农田中的区域， ”他继续说。 “我们把农田分割成区域，通过相机，我们看到有多少杂草。我们的无人机上有多光谱相机。将这些相机与软件结合起侦查杂草。“
“虽然项目的大部分的组件在市面上有售，但是，我们不得不修改他们的设计或软件，使他们可以协同工作，“Valero Ubierna补充说。 “这占用的大部分工作时间。”
在项目的开始，增加相对较小的无人机的载重能力是AirRobot工程师面临的挑战。
“我们的平台需要能够携带一定重量的载重，” Degroote解释说。 “对我们来说，这是最大的挑战。我们生产的第一台无人机很小，只能携带200克。要求的有效载荷是1公斤半到三公斤。所以，我们需要更大的平台。与我们创建的这个小的平台相比，新建的大平台完全不同。“
配备了GPS导航系统，更大的无人机根据预定的路径飞行并绘制地图。 “这台无人机拥有车载GPS，这就是我们如何将整个农田划分成区域的， ”他补充说。 “其飞行是根据地图预编程的。随着航路点导航，它遵循预编程的轨道。在这种情况下，它的飞得相当低，为30~40米。一次飞行，你可以绘制许多公顷的农田。“
RHEA机器人原型系统：高空无人驾驶飞机和无人驾驶拖拉机组队搜寻并铲除农田中的杂草
由无人飞行器采集的数据被传送到一个移动地面控制站（mobile ground control station）并送入一台服务器。虽然，所有的数据传输和分析都自动化了，但是，地面站需要一个工作人员来监督整个过程的。
“然后，来自无人机的数据被送到中央服务器，” Degroote说。 “在地面站你可以实时地从无人机获取数据，然后，制定拖拉机作业的方案。“
为了使系统能够制定工作计划， 需要开发特殊的软件。该软件可以制定决策是否铲除杂草，并根据存储的数据决定最佳的方法。
在执行任务之前，这些改过的、无人驾驶、47马力纽荷兰潮T3050拖拉机的车载计算机还要进行更多的分析。需要做出的决定取决于农田类型和拖拉机能够执行的杂草控制任务。
执行任务的喷洒拖拉机使用GPS在麦田找到正确的位置，然后在不同位置施用其携带的多种化学药品中的一种。
在玉米田里，拖拉机配备了两个摄像头，用来进一步分析杂草群。然后，软件决定什么类型的行动可以根除这些杂草：使用耕作来根除非选择性杂草或者用液化石油气燃烧器对付选择性任务。
随着为期4年的项目接近尾声，RHEA团队准备正式向世界展示这个自动化系统。5月份在马德里附近将举行一个公开的田间演示，向人们展示了完成的产品。
“这是一个为期四年的项目，这是最后一年，“Valero Ubierna解释说。 “5月份在马德里的机器人中心进行最后展示。欢迎大家来参观这个舰队是如何操作的。“
这将标志着研发阶段的结束。从那时起，这个系统将依赖于制造商是否有兴趣将这个概念模型商业化。
“在研发的第一步有很多欧洲的合作伙伴参加了，“Degroote说。 “现在，下一步是使它商业化。 ”
“该项目的目的是要证明这是可行的，”Valero Ubierna补充说。 “现在，我们需要获得制造商的支持，将其推上商业化的道路。”
Valero Ubierna认为农户或承包人在操作时可以微调这个自动化系统。 “一个中型或大型企业能做到这一点， ”他补充说。
那么，什么时间农民可以期望在农田使用无人机？ “我简单地说， 5年到10年之间， ” Degroote说。价格是否会低到足以使普通农民利用这一技术？ “现在还很难说， ”他补充说。 “但是，现在的目标是让所有农民都可以负担得起。”
