会跳的机器人,帮助农业机器人实现跨越式发展

发布者:bpadmin
发布时间:2020-05-30 11:05
分类:全部资讯 农业机械 原创内容 最新动态
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通过将四轴螺旋桨与巧妙的跳跃机制相结合,Crophopper能够快速穿越田野,工作时间比无人机长得多。Crophopper机器人重3公斤,花费投入15欧元/公顷,可以在没有操控员的情况下运行,自动控制杂草和病虫害。




Crophopper的部分是无人机,部分是可跳跃的机械腿,可跳过田地扫描作物,识别杂草和疾病,以及进行机械除草和现场喷洒。其运行和耐力的关键是碳纤维制成的跳腿,看起来像一把弓,并由电动缠绕机构拉紧而弯曲成弓形。当张力释放时,弓臂弹回原来的形状,并在这个过程中推动Crophopper上升到空中。



大约在跳跃进行到一半时,四个螺旋桨启动,以增加旅行距离,并能柔软的着陆。然后,它可以在离地面非常近的地方拍摄高质量的照片,这样它就可以识别出尺寸小于1毫米的问题。然后重复这个过程,每四秒跳一次。


Crophopper由HayBeeSee开发
Crophopper是HayBeeSee的首席执行官兼创始人Fred Miller的创意。Fred出生于伦敦,但与美国的农业有联系。他在伦敦帝国理工学院学习航空工程。相比无人机每隔20-30分钟就需要更换一次电池或充电,Crophopper一天可以运行覆盖约70公顷,只需充电或更换电池三次。

Fred解释说:“及早发现杂草可以改变除草剂的使用方式。当我开始的时候,每个人都说无人机是答案,十年内这将是一个200亿美元的市场,所以我有点兴奋。然而,无人机受到飞行限制,飞行时间也有限,这是其采用的主要障碍。所以我开始考虑替代方案。 

“这次突破是在伦敦帝国理工学院见到了米尔科·科瓦奇博士,我们与他的空中机器人实验室签约与我们合作。我们从2017年开始合作,从头开始设计漏斗。它有碳弹性跳跃腿,工作起来就像橡皮筋,使跳跃的能效是标准四轴飞行器的五倍。这是一种全新的机械--不是四轴飞行器或无人机--所以民航局不承认它是无人机,这是一个很大的优势。 

“Crophopper落地时只占用约10平方厘米的面积,但扫描半径大,跳跃速度快,所以它可以在几个小时内绘制出整片田地的地图。机器视觉数据是在机器上实时进行处理的,所以农民可以立即看到问题所在,并考虑有效的应对措施。

“有机控制需要更长的时间,因此Crophopper可以增加行动的时间窗口,或者也可以通过精确地施用除草剂对持久性杂草做出快速反应。我们设计它的目的是提供即时的洞察力,实现精确喷药,这将彻底改变农民使用除草剂的方式。”

在未来,Crophopper可将自己送进充电站,自动充电或更换电池。警报系统将通知用户任何干扰,如果有需要,Crophopper能够自行飞走。

这个会跳的机器人的设计理念是在最少监督的情况下自主运行。当它在10m间隔的农田网格点中跳跃时,它会停下来,拍摄12m³的高分辨率图像。这些图像可以被处理用来检测杂草或虫害。

另外,它还可以点喷农药或用机载旋转钻头消灭杂草。它每3-4秒跳跃10米,能够在短短20分钟内覆盖3公顷,产生大约9公顷/小时的总体工作效率,即大约70公顷/天。图像会即时处理并发送到云端。用户在那里,可以实时查看图像,并将其导出到农艺管理软件中,以制定喷药计划,并其他Crophopper机器人提供点喷的行动信息。

HayBeeSee也在开发自己的软件系统,通过算法识别杂草以及叶上的病虫害。而且,它可以设置警报,以便在侦测到超过特定阈值的问题时,或有疾病爆发的威胁时,实时得提醒用户。

Fred表示:“Crophopper可以覆盖更多面积,比无人机更简单。因为它会跳跃,节省了大量的能源。这意味着它可以更频繁、更长时间地运行和收集大量数据。”

HayBeeSee的农学家Lawrence Couzens从其他方案未能解决的领域看到了巨大的机会。他说:“喷药和其他农艺任务的时间窗口非常紧迫,而数据对农业产生影响的关键是能够收集清楚显示病虫害的高分辨率图像。然后以足够快的速度处理地图并将其交付给农民和农学顾问,以便他们做出一系列决定。”Crophopper可以做到每两天工作一次,以这一频率足以在春季发现作物中的第一批虫害。试验还表明,它的强有力的跳腿在收获季工作时不会损害作物。

HayBeeSee正在与世界各地的农民、农学家和农业研究人员合作,利用只有Crophopper才能提供的每日杂草地图更新和除草能力,创造一种将有机除草与定向喷洒相结合的新方法。在由Innovate UK、ESA-BIC和Newable成功提供了61万英镑的种子资金后,Crophopper刚刚完成了第一次田间试验。

Crophopper设计的效率意味着它正被美国宇航局作为太空探索的一种选择进行研究。在英国,HayBeeSee的工作得到了卫星应用程序Catapult网络和Abaco Group UK的支持,前者通过其Innovate UK项目鼓励创新潜力,后者的集成和分析平台SITI4Farmer为Crophopper提供地球观测数据。

Catapult的农业主管Mark Jarman认为HayBeeSee处于有利地位,可以在推动变革方面发挥关键作用。REAP 2019年会总监Belinda Clarke博士对Crophopper的评论是,“这是一个令人兴奋的机器人应用,它解决了影响无人机部署的主要障碍之一-飞行限制。

“HayBeeSee的发明展示了多项技术--如遥感、能效、机器视觉、精准农业--是如何融合在一起的,而且价格点正在下降,从而降低了采用成本。这些类型的创新将有助于提高未来农业的生产率和盈利能力,同时减少对环境的影响。“

以这种“奇葩”的设计和脑洞大开的想象,Crophopper可谓在农业机器人界独树一帜。它或将帮助农业机器人实现“跨越式”发展。 
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