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2050年,我们将需要500万台机器人来采摘水果

发布于:2024-06-17 编辑:匿名 来源:网络

记者|陈晨编辑|郑玄前不久的世界机器人大会上,一个农业采摘机器人的展位吸引了围观。

“它可以模仿人的手来采摘水果。

”现场工作人员向大家介绍了机器的工作原理。

机械臂前端的蓝色软爪轻轻抓住猕猴桃,然后前后摆动爪子将猕猴桃从藤上“折断”。

采摘下来的猕猴桃顺着软管滑入小篮子里。

人类基本上可以用手摘水果,但机器人摘水果却并不容易。

这是农业自动化领域难以攻克的一个环节。

主要难点有三点:一是需要在枝叶掩护下准确定位果实,识别哪些果实已经成熟,可以采摘,二是避免损坏果实。

摘水果。

也正是这几年,拣选机器人慢慢取得了一些产业突破。

美国和以色列在该领域分别诞生了一些明星企业。

但从实验室到农场,采摘机器人需要解决的远不止技术问题——作为人类劳动力的替代品,成本和效率是采摘机器人商业化道路上的最大痛点。

上述参展商、杭州乔格力公司销售经理告诉极客公园,他们经营已有三年多了。

该设备此前并未进入市场,而是以半合作半销售的方式提供给客户。

一些科研机构和政府机构。

“最近,我们认为有一些迹象表明人们会考虑(购买设备来替代劳动力)。

”负责人在谈到参加展会的机会时表示,“我们也去做了考察,看看大家对拣选机器人有什么想法和需求。

”小拣选,大需求拣选是最费时费力的——水果生产链中的密集环节。

果农的经营成本中,聘请采摘工的成本占50%至70%。

然而,当今劳动力市场的总体背景是,农业劳动力正在向其他行业转移,人口老龄化加剧了农业劳动力的短缺,雇用农业工人的成本逐渐增加。

以色列采摘机器人公司Tevel Aerobotics Technologies的官网注明了几项数据:到2020年,人口将增加40%,需要将水果产量增加一倍;到2020年,农业就业人数将减少一半,导致1万名水果采摘工短缺,进而导致全球10%以上的水果无法收获(相当于欧盟一年的消费量)。

拣选过程中的“机器换人”并不是虚假的需求,也很好地解释了为什么一些企业愿意在这一领域投入时间和精力。

20世纪60年代,当工业机器人刚刚起步时,美国学者Schertz CE和Brown GK看到了机器人替代人类劳动力的潜力,提出将机器人技术应用于水果采摘。

然而,最初的机器拣选是“粗??糙”的。

此前,果树采收最广泛使用的方法是摇动法。

机器人卡车行驶在果树下,反复撞击树干,将果实撞落。

这种方法可能会损坏树木,也可能导致果实在掉落过程中被其他果实和树枝损坏。

受损的水果不仅无法卖高价,而且也难以保存。

水果采摘需要更精准、更安全的技术。

随着机器人视觉、人工智能等技术的进步,一批技术研究人员和初创公司纷纷投入研发更自动化、更智能的拣选机器人。

美国初创公司Abundant Robotics发布的机器人采摘苹果的视频在网络上引起轰动。

它采用真空吸附采摘方式。

整个机器设备就像一个大型“吸尘器”,设备吸到的东西都是被识别的。

成熟的苹果。

用“吸”代替“抓”,减少了对苹果皮的损伤,也将单个苹果的采摘时间控制在2秒,大大提高了机器采摘的效率。

与Abundant一样,K2的第一代产品也采用了真空吸附方式。

但为了提高设备的兼容性和使用性,他们并没有将拣选对象固定在某个类别上。

相反,他们希望设备在最后更换执行器后能够采摘多种水果。

在测试过程中,他们发现真空吸力对于苹果、猕猴桃等较硬的水果来说还可以,但对于草莓、西红柿等较软的水果,在吸力过程中很容易对水果造成损坏。

如何轻柔地采摘水果一直是采摘机器人的重要研究课题。

英国普利茅斯大学的研究机构 Fieldwork Robotics 开发了覆盆子采摘机 Robocrop。

Robocrop 在机器人手上使用柔软的夹紧材料,并在夹具下方使用压力传感器。

这样可以确保水果在受力时不会损坏。

Kiogori的第二代产品还增加了软爪结构,不仅可以防止水果被压碎,还可以方便除了吸吮之外还可以进行拉动和破碎等更多操作。

不过,虽然机器人可以采用多种水果采摘方式,但与吸吮方式相比,机器人的操作时间较长,一般需要6至7秒。

2017年,以色列Tevel Aerobotics Technologies公司因使用无人机采摘水果而荣获RBR50机器人创新奖。

他们为每架无人机配备了用于定位和识别的视觉系统,以及用于拾取的机械臂和夹具。

无人机从连接的地面控制车接收电力,并将采摘的水果放置在采摘平台上。

更小、更灵活的无人机也可以更轻松地到达树顶进行采摘。

机械收割技术不断进步。

在学习了近万张猕猴桃照片后,邱格利的机器人可以像经验丰富的农民一样根据品质和大小对猕猴桃进行分类,准确率高达90%。

经过三年多的投入研发,他们的设备现在可以采摘的水果包括猕猴桃、苹果、西红柿、草莓、梨等。

可能还有一些未解决的问题,比如由于叶子遮挡而无法识别水果,机械臂结构复杂,采摘单个水果需要很长时间。

不过,随着人工智能技术的进步和越来越多创新者的参与,技术问题将会更快得到解决。

智能农机仍然需要农学的配合。

2018年1月,求格力智能拣选机器人项目立项后,被列为浙江省重点研发项目。

它也有首创根据我国果树种植现状开发的标签。

采摘机器人。

朱工传达了这样的想法:在中国建造拣货机器人更加困难。

“市场上的一些东西,比如樱桃番茄、黄瓜,都是比较标准的,我们大部分都能做。

”朱工谈到了种植标准化问题。

现在机器采摘相对成熟的品类是草莓和圣女果。

它们是高度标准化的作物。

立体种植时,果实下垂,方便机器采摘。

而且,草莓这种根茎较长的作物,可以直接从根部采收,以避免压碎和损坏果实。

高架栽培模式是“荷兰式栽培”的体现,通过从种植到采摘、运输的一整套配合,实现了高度的自动化和机械化。

国外种植的标准化在一定程度上减少了采摘过程中的很多问题。

“比如外地植物之间的距离是10厘米,那就是10厘米,不多也不少,这对我们的机器人来说也是一个很好的条件。

采摘时,只需要设置它的路径即可“国产采摘机器人之所以难建,不仅是因为劳动力成本比较低,还因为标准化种植水平比较低。

国内一些企业也选择从更加标准化的品类入手。

例如,多采科技选择了草莓采摘机器人。

在2018年Abundant的采摘机器人驶入T&G农场之前,实际上发生了一件有趣的事情:T&G花了四年时间将苹果树“训练”成墙的形状,让苹果生长在平坦的表面上,这方便了Aundant。

的机器人拣选。

显然不是每个人都能做到这一点。

虽然听起来有些极端,但也说明了机器人与环境相辅相成的事实。

机器人只是智慧农业的一小部分。

实现智慧农业,必须农机与农艺协调配合。

但幸运的是,标准化种植的趋势在中国也正在兴起。

据朱工介绍,他们的一些客户在扩张时就考虑过直接建设智能农场,规范品类种植,方便后续管理和采摘。

对于建设智慧农场的农户和平台来说,除了种植标准外,增加种植品种也是一大趋势。

水果、蔬菜的采摘期相对有限。

例如,苹果的采摘期为2个月,草莓的采摘期为1个月。

如果一台拣选设备仅用于拣选一种类型的设备,则其余时间将处于闲置状态。

每年雇用临时拣货员可能比购买一台设备更具成本效益。

在与顾客打交道的过程中,朱工等人还发现,有些顾客已经开始同时种植不同的水果,保证全年都有品种可供采摘。

像乔格力这样的采摘机器人厂商也将更多的功能融入到采摘机器人中,最大限度地发挥设备的功能,尽可能覆盖作物生长的全过程。

目前,他们的设备计划通过更换末端执行部件来完成套袋、授粉、喷药的任务。

价格是拣选机器人商业化的最大痛点。

“如果不是疫情来了,我们也不会考虑这么快推出这款设备。

”朱工表示,乔戈里目前标配的草莓采摘机器人售价为40万。

1万元左右,对于农民来说购买设备的成本还是很高的。

由于疫情招工难,农民只有冒着无法完成采摘、损失整个果园的风险才愿意考虑购买设备。

今年年初,他们向实体农户出售了一套用于采摘猕猴桃的设备。

即使第一台设备成功销售,拣选机器人的市场仍将难以打开。

早在 2000 年,在大洋彼岸,Abundant 的团队就展示了采摘机器人的原型,他们将其描述为“第一个商业上可行的果园采摘解决方案”。

然而仅仅两年后,该公司就停止运营并出售了所有知识产权和资产,其中包括大量真空操作专利以及用于识别水果位置和质量的视觉系统。

Abundant Robotics的清算最终归咎于疫情期间未能开放市场,导致资金难以为继。

2050年,我们将需要500万台机器人来采摘水果

其知识产权最终被转移到产品开发孵化器 Wavemaker Labs 并以 Abundant Robots 的名称重新推出。

现在,Abundant 的机器人正在以更便宜的方式进行重新设计。

Wavemaker Labs 创始人兼首席执行官巴克·乔丹 (Buck Jordan) 表示:“以前的团队每次构建原型时,都会选择最昂贵的选项。

”他还表示,可以在不影响性能的情况下降低成本。

低于 100,000 美元很容易。

从Abundant的案例中不难看出:成本是拣选机器人面临的一大问题。

同样试图降低成本的还有Root AI,该公司于2016年被AppHarvest以1万美元收购。

其采摘机器人Virgo可以识别西红柿、辣椒、黄瓜等农作物。

在谈到未来的业务重点时,Root AI首席执行官、现任AppHarvest首席技术官表示,“现在我们希望降低机器人的成本,并在2020年发布Virgo正式版。

”在商业化的道路上,大家不约而同地选择降低成本。

在商业模式选择方面,这些先行者的决策也具有参考意义。

Abundant计划成为一个平台,在北半球和南半球两个为期90天的收获季节(北半球为8月至11月,2月至12月)提供拥有、维护、运输和操作机器人的服务,“以换取农场合同付款”。

南半球五月)。

在几个月内寻找客户)。

这是一种称为 RaaS(机器人即服务)的模型。

特维尔团队还将带来为农民采摘水果的设备。

他们还与美国和欧洲的两家公司合作,将其技术与当地合作伙伴整合,并授权他们为当地客户提供水果采摘服务。

乔格利告诉极客公园,目前,他们对未来商业模式的设想还是以销售设备为主:“如果这个市场的需求量相当大,我们今年或者明年可能会在这方面进行一批销售。

投资。

”朱工表示,今年展会的反馈还不错,“今年感兴趣的客户确实不少。

”他继续说道,“农民也更愿意用设备代替人力,避免管理问题。

也有一些做智慧农场的客户愿意参与项目。

2050年,我们将需要500万台机器人来采摘水果

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