自主式實地工作員

在瑞士蘇黎世聯邦理工學院裡，已開發出一架可以在農作物之間以機械方式清除雜草的機器人。「Rowesys」可以輕鬆遙控啟動——讓除草劑成為多餘。

物種多樣性正面臨危機；生態體系已超過負荷；地下水和空氣中的殺蟲劑含量過高：這個世界迫切需要更多的永續農業。這樣的轉型是可能的，正如愈來愈多的創新方法所證實——例如機器人播種系統，簡單來說，就是蘇黎世聯邦理工學院開發的 Rowesys。這個計劃表明，放棄使用化學藥劑來除草、消滅菌類和害蟲，並不代表會喪失利潤。Rowesys 的原型機非常適合用於甜菜園，這裡尤其需要密集的雜草控制。許多其他解決方案都只專注在減少使用殺蟲劑，例如利用更精準的噴灑方式，但是蘇黎世聯邦理工學院的機器人讓除草劑成為過去。這架機器人會拔除兩排作物之間的雜草，並在田地末端迴轉，然後繼續下一排的工作。這架自主式機器甚至可以處理路徑中的泥漿或石塊。Pascal Lieberherr 是這個專案的發起人，他在蘇黎世聯邦理工學院攻讀機器人技術、系統與控制碩士學位。當他在食品加工領域擔任實習生時，意識到了食物鏈所面臨的挑戰。如今，讓他感到特別有趣的是一個關鍵問題：在養活人類的同時，我們要如何才能不為地球自然來帶負擔？

高效栽培

這個團隊成員包括蘇黎世聯邦理工學院機械和電氣工程系以及瑞士西北應用技術大學（FHNW）工業設計系的學生，他們共同開發出一個強大的移動運動概念。這個載具配備四顆電動滑板車的轂輪馬達，並考量到每排作物之間的距離狹窄，因而採用小型變速器。

RE 50 DC 馬達 Rowesys 兩側的每個輪軸都可以旋轉 180 度，由一組驅動單元控制。該單元中包括一顆 RE 50 DC 馬達、一組用於降低轉速的 GP 62 行星式減速機和一個編碼器。這顆馬達可提供高效率，並且能效優異且極為強大。

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更多關於 Rowesys 計劃的資訊：
rowesys.ethz.ch
 

一套機械式彈簧阻尼系統可確保每個獨立控制的車輪都隨時與地面接觸，並且即使犁頭深陷於地也能持續可靠工作。這一點很重要，一方面是因為運轉錯誤會損壞作物，因而減少收成。另一方面則是因為重量平衡分配可以減少局部土壤壓實作用。

除了過程可靠之外，易於使用也是 Pascal Lieberherr 和他的團隊非常重視的部分。因此，Rowesys 不需要 GPS，可以方便地以遙控方式操作。計劃中的未來版本機器人將能夠自行從農莊行駛到田地，然後再返回。採用兩個強大的電池，確保可以八小時輪班。

風、疾病和蟲害

兩個影像感應器用來在田地上進行導航。前方的攝影機負責偵測成排的作物，朝向地面安裝的感應器則負責分辨雜草和作物。使用的軟體也是專為此目的所設計，能夠分析來自前方攝影機的影像以辨識出綠色區域，藉此測定作物的排列方向。目前也已計劃採用可示教的軟體，用於分析土壤影像。這旨在將軟體延伸應用到其他作物，例如玉米。

軟體開發期間也遇到多項挑戰。其中之一就是強風會在短短幾秒內將葉子吹到新的位置。系統必須立即重新解譯快速變化的圖像並作出反應。而在探測患病或受到蟲害的植物方面也仍需繼續改進。

這個計劃在 2020 年夏季推出時，獲得熱烈迴響，讓 Pascal Lieberherr 確信智慧型農業機器人的發展將能夠持續邁進。機器人評鑑農作食品大賽（ACRE）將於 2021 年 6 月舉行。這個倡議活動由歐盟 Horizon 研究與創新框架計劃贊助。在這項比賽中，各式各樣的農業行動機器人之間將一較高下，為 Rowesys 提供了完美的機會，在國際舞台上展現它的優勢。

對於蘇黎士聯邦理工大學來說，機器人易於使用很重要。它不需要 GPS 導航，而研發人員計劃未來版本將甚至能自行從田地返回農莊。

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Steffen Imanuel Denker、maxon