广告

你吃什么,未来可能由机器人说了算

导语:几十年来,科学家一直致力于农业自动化,尽管取得了比较大的成绩,但在很多方面,人类依然扮演着重要的角色,比如水果采摘等。随着机器人技术的快速发展,这一状况或许很快将得到改变,机器人将介入到食物生产的整个过程。

一切从一粒种子开始说起。它也许是番茄种子,被种到地里后,慢慢它开始发芽成长,穿透泥土,接受阳光照耀。几个星期到几个月后,这颗种子就变成了高大的植物,上面长着几十个成熟的西红柿。有人将它们摘下并装进箱子里,另一些人则把这些箱子运到仓库,最终卖给餐馆或杂货店。之后,厨师会把它切成小块放在沙拉里。

如今,这个过程使用的技术依然很低级。虽然已经有汽车和卡车参与其中,但机器人呢?还不太多,在每个步骤中发挥关键作用依然是人类。但是,这种情况可能会改变,而且很快。

加州门洛帕克市Abundant Robotics公司负责人Dan Steere表示,未来10年将会有许多重要技术出现,它们将使农业各个部分变得更高效、更多产、更健康且更便宜。

换句话说,越来越多的机器人将在种植和准备食物的过程中扮演重要角色。

随着时间的推移,当学校里的孩子逐渐长大成人时,整个食物种植周期可能全部由机器人完成。即使是现在,机器人也在帮助农民,让他们以更有效的方式种植水果、蔬菜和谷物。很快,它们就能帮助农民更快地采摘农作物。有些食品仓库已经配有自动驾驶卡车,机器人甚至能帮我们把食物放到我们的盘子里。事实上,名叫Sally的机器人已经在这么做了。我们的目标是让食物的生产和制作变得更快、更简单、更高效。

播种

每块田地里都有些不那么肥沃的土地,农田也可能不平整。它可能比周围地面高一些,也可能低一些,甚至可能有沟渠。有些地可能翻耕过,但没有完全完成。如果有小溪穿过田野,那么在这条小溪附近的土地恐怕就无法种植作物。除此之外,同一块土地的土壤质量也有很大差异。

所有这些因素都会影响土地的产量和食物的味道,而农作物产量则会影响农民的收入。

数学帮助农民计算每块地应该播撒的植物种子数量,以及在哪里播种。但是土地也会随着时间的推移而变化,所以这些计算必须每年不断重复地进行。

Theo PistoriusDroneClouds公司的负责人,它位于南非的开普敦。DroneClouds是众多使用无人机帮助农民了解种植土地的公司之一。无人机是一种飞行机器人,该公司的无人机配有五个摄像头。Pistorius表示,每个摄像头本质上就像iPhone上的摄像头,但不是普通的iPhone。他说,每个摄像头都可以看作是一台非常专业的、空中的iPhone,带有一个非常专业的、校准过的相机。”

20180205_03_robot02.gif

当无人机的摄像头从田地上空扫过时,它们会拍下这片土地的照片。这些照片不仅可以显示土地的大小和不同地形,还揭示了土壤的变化和灌溉问题。这些照片甚至还展示了昆虫和真菌可能在哪里造成问题。

接下来,DroneClouds通过处理这些图像来创建地图,展示这块田地及其上面种植作物的生长情况。Pistorius解释道,我们进行分析,并向农民解释。例如,如果这些图像来自苹果园,他们可能会看到树木是如何生长的,甚至会注意到高大的杂草使小果树陷入困境。

为了找出问题所在,分析师将这些照片与其他同类照片进行比较。这叫做比较分析。Pistorius说,这就像赛跑,将你的成绩与赛季初的标准进行比较,这可以让你衡量自己的进步程度。但是跑步者也会与其他跑步者进行对比,所以农民把他们的农田照片和其他农民的照片进行比较,这被称为基于签名的分析。

20180205_03_robot03.gif

Pistorius表示,理想的照片来自世界各地的实验室。每隔四年,来自南非农业研究委员会的科学家就会在美国实验室中的专家会面,并收集大量的签名分析数据。这样,这两个国家的农民可以互相帮助。

采摘

在持续监测中,刚发芽的小植物不断成长。日复一日,太阳升起又落下。有时阳光明媚,有时倾盆大雨。最后,收获季节的到来。随之而来的还有农业机器人领域的前沿工作。

两年来,Abundant Robotics公司始终在研发能摘苹果的机器人。两年?摘苹果不是很容易吗?

如果你是机器人的话,摘苹果并不容易。

20180205_03_robot04.gif

要理解为什么机器人摘苹果如此困难,首先让我们分解这个过程。当你看到苹果挂在树上时,你的眼睛会向大脑发出信号。大脑会处理这个信号中包含的数据,比如苹果的颜色以及它在树上的位置。本能地,你会知道何时适合采摘苹果。然后大脑会指挥你伸出手臂,手部用力把水果从树枝上拉下来。你握着苹果,就像轻轻握着小鸟以免碰伤它,但会牢牢地抓住它别掉地上。

当你摘苹果时,需要很快做出所有这些决定。但如果你需要摘完整个果园中的苹果,那将需要很长很长的时间。你摘了一个苹果后,就得把它放进篮子里。然后不断重复这个过程,直到你的篮子满了。然后顺着梯子爬下去,你必须先把篮子清空,然后再爬上来重新开始。

从数百棵果树上采摘果子是非常耗时的,而这就是人们寻求机器人帮助的原因。当Abundant Robotics的技术成功后,农民将能够种植更多的果树。他们不会担心自己的部分作物因为无法及时采摘而腐烂。

Abundant Robotics需要解决的首要问题是机器人获得正确的信号。Steere解释称:如果你没有一双好眼睛,在现实世界中很难完成很多任务。因此,Abundant Robotics公司不得不给他们的机器人更好的眼睛。这套系统以及它连接到机器人大脑的方式被称为计算机视觉。Steere表示,计算机视觉帮助机器人看到苹果的每个表面,除了判断苹果的大小、颜色和重量外,甚至可以探测水果上的任何缺陷。这样的系统正在迅速改进机器人能做的事情。

然而,即使拥有超级眼睛,苹果机器人仍然需要学习如何在不伤害它的情况下亲自摘取水果。在机器人技术中,运动称为动画。Steere表示,机器人技术中,动作太大会破坏果实。如果它挫伤或刺穿了苹果的外皮,那看起来会很糟糕,苹果很可能会卖不出去。粗暴的处理也会损坏树木。

因此,机器人必须协调它的视觉和运动技能。回想一下摘苹果的过程:你必须知道摘哪个苹果,你必须迅速而温柔地摘下它。还有什么?你不能干扰树上的其他苹果,因为它们还需要更多时间来生长。Steere表示,我们的愿景是机器人能够识别水果,包括确定苹果成熟与否。”它必须在很短的时间内完成所有的事情。

他还表示,“几十年来,人们始终希望实现农业自动化,这并非是不可能的。但即使成立两年后,他的团队仍然没有完成技术开发!Abundant Robotics的机器人将在今年晚些时候上市,开发伟大的技术跟农业一样,需要更多耐心。

筛检

水果采摘下来后,必须将好的水果与坏的水果分开,这是bext360公司正在做的。不过,它的机器人不是用来处理苹果,而是可可、坚果、小豆蔻以及咖啡浆果等。这家公司总部位于美国科罗拉多州丹佛市,创始人是Daniel Jones

20180205_03_robot05.gif

以这些咖啡浆果为例,琼斯解释道,农民们会把采摘的咖啡讲过放在我们的机器里。然后,机器把浆果穿过视觉系统。这样就会形成一个浆果瀑布。这就是机器一直盯着看,所有的水果都被拍照。然后,机器人用这些图片把好的咖啡浆果从坏的东西中分类。

机器视觉和计算机视觉本质上是一样的,只是Abundant Robotics公司和best360公司的机器人执行不同的任务。不过,同样的核心技术也能帮助他们做到这一点。

 20180205_03_robot06.gif

在制造机器人之前,工程师们先画出它的样子,这就是bext360咖啡机器人的设计图

这两款机器人也需要更强大的计算机视觉技术。视觉可以告诉bext360的机器人如何筛选,然后机器人需要具体实施操作。农民需要从地里采摘咖啡浆果,每次最多30公斤。然后,他们在机器人的顶部装载了大约1.8万颗浆果。

在大约3分钟内,机器人将独自完成对每个浆果的分类。要做到这一点,机器人必须给每颗浆果拍照,然后在仅仅22毫秒左右的时间里分析它们。Jones:“在通过视觉系统的那一瞬间,我们就会知道浆果的一切。浆果会被放进不同的箱子里,包括好的水果,以及残次品。

咖啡浆果落地后,机器人会与农民分享分析结果。Jones表示:“机器人测量的主要因素是尺寸、颜色和密度。它还检查浆果内部和外部是否有腐烂或疾病迹象。这就是为什么农民们只把地里的部分浆果放进去的原因。这些信息可以帮助他们知道,他们在某块地里尝试的东西是否比其他地块更有效。

Bext360的机器人刚刚上市,大约6个月前才开始销售。

上桌

采摘、分析以及分类后,这些水果会被送入仓库。未来有一天,很可能会出现自动驾驶半挂卡车负责运输,而自动驾驶叉车则可以将托盘从卡车上移开,送到另一辆开往餐馆或商店的卡车上。亚马逊已经开放了首家没有店员或收银员的无人便利店,机器人替代了这些角色。

20180205_03_robot07.gif

最终,这些食品可能会遇上我们的最后一个机器人SallySally会制作沙拉。从外表看,她就像个盒子,有触摸屏以及一个可以放置碗的洞。但在内部,这个机器人十分复杂。开发莎莉机器人的Chowbotics公司负责人Deepak Sekar指出:“Sally是个盒子,但里面是机器人部件。

Sekar解释说:“机器人内部有些圆柱体,里面装满了预先准备好的材料。人们用触摸屏来激活Sally,用餐者可以根据卡路里和配料来定制沙拉。

每台机器人的售价为3万美元,而Sally的设计初衷并不是要在家里使用。Chowbotics希望把机器人卖给学校和办公室,在自助餐厅和休息室里使用。Sekar还称:“我们经常听到学校里的学生不喜欢吃沙拉。为什么?因为它们看起来有点儿恶心。而Sally的所有食材都在机器内部,所以你不必怀疑一个小时前有人在西红柿上打了喷嚏!而且你的沙拉总是新鲜健康的。

目前,从种植到上餐桌这个过程,机器人并未参与每个部分,但很快它们就会出现。这将使我们的食物生产过程变得更酷。更重要的是,机器人将来甚至可以供应整个世界粮食。想想看:今天,DroneClouds帮助农民们知道如何种植更多作物,bext360帮助他们知道如何更高效地种植,Abundant Robotics帮助种植者更快地采摘,这意味着农民可以种植更多。然后,Chowbotics商店以更健康的方式制作食物。

Steere说:如果年轻人想要进入农业领域发展,现在将是最适合的时候。自动化所能做的事情将会继续改变农业,并促使其迅速发展。

原创
本文为机器人网原创文章,禁止转载。请尊重知识产权,违者本司保留追究责任的权利。
相关文章
广告
广告
广告
广告
推荐使用浏览器内置分享