自主的田间工作者

在苏黎世的ETH，一种能够用机械方式破坏作物间生长杂草的机器人已经研发完成。“Rowesys”能通过远程控制方式快捷启动，使除草剂再无用武之地。

受到严重威胁的生物多样性、不堪重负的生态系统、地下水和空气中过高的农药含量：我们的世界迫切需要更加可持续的农业。越来越多创新方案的涌现，也证明农业转型是可以实现的——由苏黎世联邦理工学院 (ETH) 研发的机器人除草系统（简称Rowesys）就是这样一项创新发明。这个项目表明，放弃使用化学药剂进行除草、杀菌和灭虫并不意味着放弃利润。Rowesys的原型机特别适用于甜菜田，因为甜菜田需要非常密集地进行除草。常规解决方法大多只专注于减少农药用量，例如通过采用更精确的喷洒方法。而这台ETH机器人的问世，却一举使除草剂变得过时：它可以从农作物行间的土壤中拔出杂草、在地头转弯，然后沿着下一行继续前进。这台自主机器人甚至可以清除阻挡在行进道路上的泥土或石块。这个项目的发起人是苏黎世联邦理工学院机器人技术、系统与控制专业的硕士研究生Pascal Lieberherr，他在食品加工行业实习期间就已经开始关注食物链的挑战。今天，他最关注的一个关键问题是：如何才能在不给地球增加负担的情况下养活人类？

高效种植

一个由苏黎世联邦理工学院机械和电气工程专业的学生以及瑞士西北应用科学与艺术大学 (FHNW) 工业设计专业的学生组成的团队，研发出一套性能强劲稳健的运动系统。这套系统通过四个电动滑板车轮毂电机进行驱动；由于农作物行间的间距较小，这些电机配备有极其紧凑的传动装置。

RE 50 DC电机 Rowesys的每一个轮轴都可以在两侧旋转180度，并通过驱动单元进行控制——此驱动单元由一个通过GP 62行星齿轮箱减速的RE 50 DC电机和一个编码器组成。这款电机效率高、节能并且动力极强。

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关于Rowesys项目的更多信息：
rowesys.ethz.ch
 

通过机械式弹簧减震器系统，能确保可单独控制的车轮始终与地面接触，即使在犁头浸入水中的情况下，也能继续可靠地工作。这一点非常重要：一方面是因为错误操作会毁坏农作物并降低产量。另一方面，均衡的重量分布可防止局部的土壤压实。

除了过程可靠性之外，Pascal Lieberherr和他的团队也非常重视易用性。因此，Rowesys不需要GPS导航，并可以方便地进行远程控制。在未来的机器人型号中，他们计划让机器人自己从农庄行驶到田间，并在完成田间工作后再自行返回。机器人上配备两块性能强大的电池，由此可以确保八小时的使用时长。

风灾、病灾和虫害

机器人上配有两个用于田间导航的视觉传感器。前置摄像头可以识别农作物的行数，而朝向土壤的摄像头则可以区分杂草和农作物。专为此目的进行相应编程的软件可通过分析前置摄像头图像上的绿色区域，来确定各行农作物的方向。研发团队已计划在将来使用可进行土壤图像分析的示教软件。这样就可以将软件的应用范围扩展到玉米等其他农作物。

但团队在软件研发过程中遇到了一些挑战。其中一个挑战就是强烈的阵风会在几秒钟内将叶片吹到新的位置上。在此情况下，系统必须立即重新解读快速变化的图像并做出相应的反应。另外，在检测受病虫害影响的农作物方面，团队还需要继续努力。

该项目在2020年夏一经推出，便获得来自社会各界的热烈反响。因此，Pascal Lieberherr相信：智能农业机器人的研发必将继续下去。2021年6月，将举办“机器人评估农业食品竞赛”(ACRE)，这一倡议得到欧盟研究与创新框架计划“地平线”(Horizon) 的大力支持。用于农业的移动式机器人将在此项竞赛中大显身手，并且也为Rowesys提供一个在国际舞台上展现实力的绝佳机会。

对于ETH团队来说，机器人的易用性非常关键：它不需要GPS导航，而且研发团队还正在研发未来能自行从田间返回农庄的机器人型号。

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Steffen Imanuel Denker, maxon