用于同生态农业的播种修剪和收割机器人

Synecoculture是由索尼计算机科学实验室(Sony CSL)高级研究员Masatoshi Funabashi博士倡导的一种新型农业方法，其中各种植物混合并高密度生长，在受益于生态系统自组织能力的同时，建立了丰富的生物多样性。

然而，如此茂密的植被需要经常维护——需要播种，杂草需要修剪，作物需要收获。因此，共生态文化需要高水平的生态素养和复杂的决策。

虽然Synecoculture存在的操作问题可以通过使用农业机器人来解决，但大多数现有的机器人只能在简单的农田环境中自动执行上述三项任务之一，因此达不到执行Synecoculture所需的读写能力和决策技能。此外，机器人可能会与植物进行不必要的接触并损坏它们，从而影响它们的生长和收获。

随着对环境问题的认识不断提高，人类与传统机器人之间的这种表现差距刺激了改进后者的创新。由早稻田大学助理教授Takuya Otani领导的一组研究人员与Sustainergy公司和索尼CSL合作，设计了一种可以有效执行Synecoculture的新型机器人。该机器人被称为SynRobo，“syn”传达了“与人类一起”的含义。

它管理着在太阳能电池板阴影下生长的各种混合植物，这是一个未利用的空间。一篇描述他们研究的文章发表在《农业》上。本文由早稻田大学的高西敦夫教授、索尼CSL的其他研究人员和早稻田大学的学生共同撰写。

大谷简要解释了新机器人的设计。“它有一个四轮机构，可以在不平坦的土地上移动，还有一个机械臂，可以扩展和收缩以帮助克服障碍。机器人可以在斜坡上移动并避开小步。该系统还利用360o相机来识别和操纵其周围环境。此外，它还装有各种农具——锚(用于打孔)、修剪剪刀和收割装置。机器人使用机械臂和可以水平移动的正交轴台来调整其位置。

除了这些固有特征外，研究人员还发明了高效播种技术。他们用土壤覆盖不同植物的种子，制成相同大小的球。这些使它们的形状和大小保持一致，因此机器人可以轻松地从多种植物中播种。此外，还开发了一种易于使用的人工控制操纵系统，以促进机器人的功能。该系统可帮助它操作工具、实施自动播种和切换任务。

新机器人可以在茂密的植被中成功播种、修剪和收获，由于其小巧灵活的身体，在任务期间与环境的接触最少。此外，与简单的控制器相比，新的操纵系统使机器人能够更好地避开障碍物50%，同时将工作时间减少49%。

“这项研究开发了一种农业机器人，可以在多种植物以密集混合物生长的环境中工作，”大谷告诉我们。

“它可以广泛用于一般农业以及Synecoculture-仅在使用不同植物时需要更换工具。该机器人将有助于提高单位面积的产量并提高耕作效率。此外，其农业运营数据将有助于自动化机动系统。因此，机器人可以在多种环境中协助农业。事实上，Sustainergy公司目前正准备在日本的废弃油田和肯尼亚的沙漠化地区等地将这项创新商业化。

这些进步将促进可再生能源相结合的合成农业，并有助于解决各种紧迫的问题，包括气候变化和能源危机。本研究是实现可持续农业和碳中和的关键一步。