植保産品是當今農業的重要組成部分(fēn)。它們旨在保護作物(wù)并防止雜(zá)草和害蟲。根據德國聯邦環境署(German Federal Environment Agency)的數據，2019年，除草劑占植物(wù)保護産品的 50.6%。然而這些産品雖然可達到逾期的除草效果，但同時對人類和環境構成了許多風險。它們危及鄰近地區的生(shēng)物(wù)多樣性和水質——生(shēng)物(wù)多樣性正在下(xià)降。Rowesys 學生(shēng)項目于 2019 年夏季在蘇黎世瑞士聯邦理工(gōng)學院 (ETH) 啓動，旨在開(kāi)發一(yī)種機器人，在不過度使用除草劑的情況下(xià)實現更可持續發展的農業。

該機器人的底部是一(yī)個來自IDS成像開(kāi)發系統有限公司的帶有 GigE 接口的工(gōng)業相機

該團隊由10名電氣工(gōng)程、機械工(gōng)程和工(gōng)業設計專業的學生(shēng)組成，僅在九個月内就構建了第一(yī)個名爲Rosie的功能原型。機器人的内部有兩個強大(dà)的電池和一(yī)個包含系統大(dà)部分(fēn)電氣組件的控制箱。機器人的骨架由鋁型材制成的結構構成。在四個單獨彈起的鵝掌鍬的幫助下(xià)，Rosie用一(yī)種純機械的方式清除播種植物(wù)之間的雜(zá)草。這意味着可以不使用對環境有害的除草劑。由于機器人能夠自主地在田地裏導航，農民的勞力降到了最低限度。同時，還可以通過操縱杆進行平滑、直觀的控制。

爲了實現在田地中(zhōng)自主導航，Rosie必須首先能夠感知(zhī)一(yī)行植物(wù)的确切位置和末端。爲此，機器人配備了多個工(gōng)業相機和傳感器，以及用于路徑和位置識别的算法。 根據獲得的數據，它總是沿着領域中(zhōng)已識别的行移動。當它到達終點時，它切換到轉彎模式并找到下(xià)一(yī)行。機器人一(yī)直執行這樣的動作直到整個領域完成工(gōng)作。由于有四個電機，每個車(chē)輪都可以單獨控制。這使得Rosie 非常靈活，并且允許在現場完全轉彎。

Rosie 以純機械方式去(qù)除雜(zá)草，不使用對環境有害的除草劑

該團隊目前正緻力于系統的進一(yī)步開(kāi)發和優化。各種監測任務已列入議程。其目的是在較長時間内觀察植物(wù)，以便向農民或育種家提供例如植物(wù)生(shēng)長行爲的信息。爲此，Rosie還額外(wài)配備了一(yī)個堅固的工(gōng)業相機。“利用這些圖像，我(wǒ)(wǒ)們可以區分(fēn)雜(zá)草和農作物(wù)，從而實現無除草劑除草（機器人底部的活動工(gōng)具能夠直接清除植物(wù)周圍的雜(zá)草）。未來，在智能圖像處理的幫助下(xià)，還将獲取從産量估計數據到植物(wù)疾病的早期檢測等更多的信息。”蘇黎世聯邦理工(gōng)學院Rowesys 重點項目的 Timo Schönegg介紹到。

工(gōng)業相機安裝在機器人的底部，垂直向下(xià)。當機器人在田地裏行駛時，它從頂部捕捉植物(wù)圖像。通過神經網絡，可以根據應用情況進行上述分(fēn)析。将來，這些信息将有助于農民在早期階段采取措施，例如防止真菌感染等。迄今爲止，Rosie已用于甜菜、小(xiǎo)麥和玉米田的田間試驗。

當機器人在田間行駛時，工(gōng)業相機從上方記錄玉米植株

農業機器人将在未來發揮越來越重要的作用。爲了能夠在任何環境、不同光線和天氣條件下(xià)可靠地執行各種任務，這不僅需要良好的圖像處理軟件，還需要可靠的相機。這種工(gōng)業相機系統在未來機器人上的使用将非常多樣化——從 3D 到多光譜相機。未來更多的機器視覺創新技術将爲更可持續、更高效的農業做出貢獻。