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【智慧農業專題-應用實例篇】智慧農業不是夢 機器設備滿地開

作者:賴佩萱

科技發展日新月異,機器設備推陳出新,若能夠運用這些新穎的發明改善人類社會面臨的挑戰,將能發揮最大價值,創造雙贏的局面。上一篇跟大家說明了目前農業發展的瓶頸以及智慧農業的願景,接下來要介紹幾個智慧農業概念下的實際應用。

瞰望田地 農用無人機提升農務效率

面對農村發展人口老化與缺工等嚴重問題,無人機的應用技術可說是協助農務的一大利器,可大大減輕老農的作業負擔。農用無人機其實就是用於農林植物保護作業的無人駕駛飛機,主要由飛行平臺(固定翼、單旋翼、多旋翼)、GPS 飛控、噴灑機構三部份組成,能透過地面遙控或 GPS 飛控,噴灑藥劑、種子與粉劑,相較於過往農民使用的手動背負式噴霧器,省時又省力。

農用無人機可代替人力施肥,減輕農作負擔(圖片來源:Factor Daily

在無人機上裝設攝影機,能監控植物生長的環境及狀況;若使用無人機噴藥施肥,由於速度快且載重量有限,使用的水量及藥量都能減省許多。另外,農藥採霧化噴出,且經實驗證實,此種設計能將農藥附著於葉面上,不會隨水流入土壤而影響土地健康,至於葉背則是透過飛行時產生的氣流擾動翻轉葉片,讓微霧滲透進入。

無人機看似好處多多,然其使用的相關規範,如農藥濃度、噴灑範圍,乃至於標準作業流程,仍須經一番縝密的驗證與評估。

漫步果園 採收機器人大顯身手

台灣享有「水果王國」的美譽,一年四季都有農民依循節氣變化栽種作物,產區遍佈全國,除國內販售外,也外銷世界各國,質量享譽盛名。每當蔬果豐收,常是農家最繁忙之時,而採收機器人正是為改善農民缺工問題、提升農業自動化的發明。

採收時節極為繁忙,需要大量人力(圖片來源:The Independent

採收機器人(Harvest Bot)主要技術包含自走車(導航、定位)、機器視覺(果實空間 XYZ 位置、果實成熟度)、機器手臂(摘取、置放)三大部分。由於蔬果的外型、尺寸各不相同且果實和植株連接的梗粗細有別,因此針對不同蔬果所設計的夾爪,其可承受的壓力範圍差異頗大,且採摘方式可能從旋轉扯斷、直接拉(夾)斷、剪斷、燒斷甚至鋸斷都有可能。

舉例來說,彩椒是空心的植物,夾爪控制力道的設計就相當重要,才能避免捏壞彩椒,而它的梗又硬又粗,切斷時需較大的力量,因此刀具需採用較不易磨耗的材質,以免不利切不斷;草莓容易受傷,梗較細且軟,因此設計傾向夾住草莓蒂頭時順便剪斷以摘取草莓。

草莓易軟爛,採收機器人避開果實,直接剪斷蒂頭採收(圖片來源:Digital Trends

農作自動化 運用 Mini FarmBot 自建小菜園

如果可以完全不需要人力,端靠機器人有辦法可以自己種菜、施肥、採收嗎?Mini-FarmBot 便是一套能夠自動拾取種子播種、偵測土壤水分、替農作物澆水、執行影像辨識等作業的自動化機具。透過機器系統的雲端連接、XYZ 三軸設計、可更換 UTM 噴頭零件與攝影鏡頭等設備,Mini-FarmBot 可在立體空間的任一點工作,用戶只需遠端操控,就能零距離監控機器運作與作物狀況。

Mini FarmBot 集多功能於一身,是一套以農作自動化概念出發的機具(圖片來源:ICShop

Mini-FarmBot 的原型來自美國相對昂貴、體積龐大的 FarmBot,是台灣社群 FBTUG 設計改良的結晶,其整合了機構、電機、Arduino 微處理器、電控、視覺辨識、雲端大數據等各領域的技術,是相當先進的機電自動化整合專案教具;此外,由於專案開源,所有人都可以運用線上的硬體與軟體資源、改良原始碼,製作獨一無二的 Mini-FarmBot。

小結

解決農業問題,無法一人單打獨鬥,須累積多方的資源與技術才有今日的成果,農用無人機、採收機器人、Mini-FarmBot 僅是眾多智慧農業結晶的一角,期望持續推動開源軟硬體資源,打造人人都可接觸的開源平台,讓更多專案遍地開花,共同協助普及台灣的農業自動化。

(責任編輯:葉于甄)

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