下次您站正在超级市场的收银台前列队时，无妨想想把您的菜篮装满的那些农夫。这段工夫，他们的日子可不好过，您还一定要为此正在食品上增长支出；关于全球几百万三餐不继的饥民来讲，这就越发是生死存亡的大事了。更糟糕的是，有研讨指出，到2050年，全球的食粮需求还会倍增。对农夫来讲，正在向地盘压迫更多收获的与此同时，他们还必须降低农耕关于环境的破损。这统统的统统，皆阐明我们该当从新思索农耕的体式格局，而且要将自动化提升到全新的程度。
正在新型的榜样农场里，切确将是关头。若是能将化学物质正确地喷洒到需求的作物上去，那何必还要正在整块土地上施药呢？正在未来，每一株作物都能获得刚好的投入，未几还很多，那样非但能减少化学物品的运用，还能获得更好的收获。可是这说说简单，做起来就难了：欧洲和美国的那些大农场通常有数千公顷之巨，要对它们开展切确耕耘，自动化就成了关头。具体来说，农业工程师指出，要切确耕耘，就得由机器人充任农夫。
也许用不了多久，农业机械人就可以认出一株株秧苗，而且用酌量的化肥和水滴来督促它们发展。另一些机械则会识别出杂草，然后用一小滴除草剂、一把喷火枪、大概一束高能激光来将它们根除。不宁唯是，这一些机械还能认出种种成熟的蔬菜，而且收割下来。
机械人还会给其他层面带来剧变，比如果正在农业工种上、正在我们耕耘的体式格局上、正在泥土和泥土质量上，和正在农耕中投入的能量和碳含量上。它们可以下降污染，削减水的利用。不外对普通人而言，最明显的大概照旧耕地表面的变革。有了机械人的到场，庄稼就可以正在经心分别的小型农田里栽培，果园里则会长满一列列二维外形的树木。不宁唯是，机械农夫乃至可能对端上餐桌的果蔬品种形成危害。
一个多世纪以来的机械化历程，曾经将天下绝大多数中央的农业革新成了具有工业范围的流动，个中生产谷物的农场是机械化水平最高的。别的一些作物，好比用来建造加工食物的橘子和西红柿，还曾经由机械来采摘了。正在数以千计的奶牛场里，奶牛还曾经改由机械人来挤奶。这种产物正在进入你家四周的商场之前，没有一样是经由人手染指的。
智能化的农业机器已经在野外中劳碌起来，不外这一些机器人看上去皆像是拖拉机的模样。
这还不敷，下一代的自动化农业机器还曾经在旷野中繁忙开来。您大概曾经见过它们，只是并未留神，由于这一些机器人皆扮成了拖拉机的模样。本日的这一些“拖拉机”，有很多皆是自动驾驶的，它们依赖GPS导航穿过旷野，还能对本人的零件“说话”。而这一些零件，比方一把犁、一只喷雾器等，还能向拖拉机“回话”。英国哈珀亚当斯大学学院研讨农业技术的西蒙·布莱克摩尔（Simon Blackmore）举例说：“比方一部除草机就可以通知拖拉机‘您开得太快了’或‘向左开’。”他还暗示，这种体系正在成为尺度设置。
不一样的农业机车之间还正在最先相互对话。美国约翰迪你公司（John Deere）2012年出卖的一种复合收割机，就可以和牵引式挂车接洽，而且提示司机装载谷物。德国的芬刻公司（Fendt）还研制出了成对功课的拖拉机，此中的一台由人工操纵，另一台自动驾驶，正在边上模拟第一台的举措。这套体系能够有效地将农夫正在旷野中的劳作时候减半——而这还仅仅是最先。
不外话说回来，比及充裕自动化的体系开进农田时，它们就不会再是拖拉机的模样了。本日的农业机器个头和重量皆大，因此有一个庞大的缺点：它们会压紧泥土，淘汰孔隙，杀死有益的生物。如许一来，作物就没法健壮发展。压紧的泥土还会增长雨水腐蚀。“我们为何要犁地松土？关键便是为了修补大型拖拉机形成的粉碎，”布莱克摩尔指出，“投入耕种的能量中，居然有8成是用来修补粉碎的。如许的种地方式肯定要改。”
他坚信，启用成队的轻型主动机器人有望办理这个题目。他还指出，用正确代替蛮力是此中的环节。“一粒种子只要一平方厘米的地盘就可以发展，我们只要正在那块地盘上投入一小股能量，作物就可以长得很好了。”
有了如许的轻型机器人，犁地就再还没有必要了，由此能够大大低落能耗，还能低落农耕中排放的二氧化碳。当地盘不再紧实，泥土就可以保住原有的布局，留住有益的生物。它们还能吸取更多的水分，坚持更久的肥力。
具有这一些才能的主动机器人已起头正在野外试验中显现风格了。它们需求具有的关头才能有3种：能主动行驶，能剖析面前的场景，还要能辅助农夫烧掉野草、喷洒农药大概收割庄稼。
此中导航系统照样最简朴的部门，特别是在有了高精度的卫星导航技能RTK-GPS以后。这类技能能使机械将本身的位置确定在2厘米以内，由德国应用科学大学的阿诺·鲁克肖森（Arno Ruckelshausen）研发，目标是为一款叫做“BoniRob”的模块式农业机械人导航。BoniRob的外形像一辆四轮越野车，操纵几台光谱成像仪来辨别绿色的作物和褐色的泥土。它能记下每一株作物的位置，并在发展季中一次次返回原地视察它们的发展（拜见《农业技能》，第67卷，第37页）。
BoniRob的外形像一辆四轮越野车，操纵几台光谱成像仪来辨别绿色的作物和褐色的泥土。
激光除草枪
除尽杂草是农夫特殊神驰的一个目的，由于杂草会使有些作物的产量降落5成还多。因而，鲁克肖森下一步的筹划便是，给他的机器人安装一套正确的喷洒体系，该体系模仿喷墨打印机，可以正在杂草的叶片上喷洒渺小的除草剂液滴。鲁克肖森预计，这项手艺可以使农药的利用降低8成。按照布莱克摩尔的盘算，即便是将机器人的前期投资盘算正在内，这个新方法还会比传统的除草手腕廉价。不宁唯是，新方法还较着有利于生物多样性的保持，由于它能将除草剂杀死的植物数量减到最低。喷洒杀虫剂这不是机器人扫除杂草的独一手腕：试验中的样机还能用火焰喷射器和激光枪烧死杂草，这一点关于有机农业但是大有用途的。
一样的方式，大概还能节约化肥。郊野试验表现，机器人能用传感器丈量每一株小麦的氮程度，然后酌量施肥，并由此将整块境地的化肥利用减少8成以上，保证人尽其才（拜见《美国泥土科学协会杂志》，第73卷，1566页）。一方面是化肥减少利用，一方面是泥土变松、蓄水本领增强，成果便是河道和水道变得越发安康。除此之外，另有一个显而易见的优点：化肥的工业生产形成的大批碳排放，正在切确施肥以后还能有所减轻。
接下来的困难便是，若何辨别杂草和作物。研讨者正在研发相应的机械视觉体系，希望能借助叶片的分歧外形来识别好比杂草和甘蔗的分歧。不外澳大利亚田野机械研讨中心的萨拉·苏卡黎（Salah Sukkarieh）透露表现，因为欠缺资金，这方面的研讨仍旧进度迟缓。“如在农业机械人方面的拨款能和采矿、国防项目相称，题目就能够办理。题目是，农业研讨没有那么多钱。我们此刻只会向此外行业鉴戒，等他们的履历渐渐渗入过来。”然则他还透露表现，即使如此，机械人视觉还会在约莫几年以后停当。
和苏卡黎一样，布莱克摩尔还以为农业机械人的运营没有手艺上的阻碍。现正在曾经有些人对装备了机械视觉的机械人做过试验，好比丹麦的HoriBot。成果证实，这一些机械人简直可以正在旷野中区分野草，而且酌量喷洒除草剂。尚有一些试验表现，机械人灌溉系统可以将用水减少一半。“现正在是手艺具有，只短投资了，”布莱克摩尔说道。
正在日本，当局接办了农业自动化的事情。日本今朝只有4成的食粮是自身耕作，是以比任何国度皆加倍依附食粮进口，不外日本当局计划正在将来10年内把这个比例提高到5成。伴随着人口老化和农人数目标淘汰，这个国度还把目光转向了机器人。
眼下，北海道大学的野口伸（Noboru Noguchi）正在主持一个研讨项目，旨在将农业机器人推向市场。该项目为期5年，由日本农林水产省投资800万美元，目的是将农耕由播种到收成的各个环节所有自动化。研讨将次要环绕日本的3种标志性作物：稻米、小麦和大豆。研讨团队筹划2014年就在农田里试验样机。“由现在起的5年以后，我们就计划把它们推到市场上贩卖，”野口说道。
机器人大概碰上步行的人或走失的六畜，这是野口伸的一大担心。因而他和德国的博世机械公司协作，筹办为机器人配上激光和超声波传感装配，使它们可以鉴戒四周，一遇上碰击的迹象就急迫刹车。作为后备筹划，机器人还会装上触感保险杠，纵然真碰上了工具，还能连忙止步。
除日本外，还有两个中央一样受制于乡村劳力欠缺，农业机器人还许很快呈现——那是北美和西欧。像中国那样快速开展的国度一样面对这个题目。荷兰瓦赫宁根大学的机器人研究者艾德刻·凡是·亨登（Eldert van Henten）指出：“农业事情没有兴趣和声望可言，收入一样平常还不高，事情内容却又乏又脏，所以大师皆期待进入乡村，往工场或办公室事情。虽然人口正在增添，还皆需求用饭，乐意处置农业生产的人口却正在急剧缩减当中。”
美国农业部的琳达·加尔文（Linda Calvin）和加利福尼亚大学戴维斯分校的菲利普·马丁（Philip Martin）研讨了机械化的趋向，以展望美国的农场正在劳动力缩减的将来将择喜而从。而今的美国农场中有大批移民劳工，重要来源于墨西哥。然而移民潮正正在减缓，很多正在美国事情的外国人皆预备返回故国了。美国劳工部展开的“全国农业工人查询拜访”正在曩昔25年内询问了5万多名农业工人，正在近几年的查询拜访中，跨越折半的受访者皆是不法移民。这个群体由于司法身份、教育水平和言语妙技而没法处置其他很多职业，然则即使如此，他们傍边的绝大多数还会正在10年以内脱离农场，转而处置其他对体力请求较小的职业。
加尔文和马丁还指出，雇佣本钱的上涨一直在推进农场采纳节省人工的手艺，他们举的例子是葡萄干生家当：2000年的大丰收使得葡萄价钱一落千丈，伴随着利润大幅紧缩，农场主找起了省钱的办法。原本人工是他们的一大开支——美国的农场平均有42％的生产本钱是花在人力上的。农场主革新了葡萄酒生产商的收割机，将它使用到了本身的农场傍边。到2007年，加利福尼亚州已有快要一半的葡萄干是机械收割的了。曾经有5万之众的工人步队，如今还缩减到了3万人。
农业机械人大概对仰仗地盘维生的劳工而言并不是什么好消息，对农场主又若何呢？虽有研讨指出，机械人挤奶关于牧场的团体收益打击不大，然则机械毕竟为奶农省去了天天挤奶的苦工。布莱克摩尔的较量争论则显现，农业机械人能够带来可观的经济利益，比如果正在谷物地和甜菜地里，机械人就能将每公顷的除草本钱淘汰约两成。对运营有机农场的人而言，机械人的收益就更大了，由于劳动力正在他们的总本钱中所占的比重到达5成以上。对丹麦有机农业的一项研讨指出，即便正在较量争论了机械的采办和维修用度以后，农业机械人依旧能将去除杂草的本钱减去一半之多。
将来的农业机器人，将不再是拖拉机那样又笨又重的外形，而应该是成队功课的轻型主动机器人。
机器人农场
约翰·斯刻莱德（John Stride）任职于支撑有机农业的英国泥土协会，掌握到机器人手艺可以削减农药的利用，他觉得相称高兴。不外他还提示说，此中的风险一样值得研讨。他说：“要不要引进任何新的手艺，就要看我们能不能把它的利益为说清楚。”
比方，农业机器人究竟能不能下降食物价钱？布莱克摩尔以为，只能说或许。决议食物价钱的因素各式各样，由天气到超级市场的价钱战，都有可能使价钱或升或降。久远来看，自动化是不是就能使果蔬变得自制，这一点是很难判定的。然则下降了正在农耕中投入的能量，我们最少就有机会把农产品的价钱降下来。
除此之外，农业机器人的广泛应用还大概正在超市中导致其他变革。正在英国赫尔大学研讨农业的路易斯·哈罗维（Lewis Holloway）指出，用机器人挤奶大概会危害奶牛的基因构成，由于奶农会遴选那些“对机器人和睦”的奶牛，还便是乳房外形、乃至性格皆投合自动化的奶牛，而且用它们来滋生昆裔。他还指出，依据一样的原理，农业机器人大概还会危害进入商场的生果和蔬菜的品种，由于农人大概一样偏心那些合适自动化的作物，好比叶片外形好不容易被机器人认作野草的，就有大概受到喜爱。
另有一件事很难防止：这一些机械最终将转变田园的景观。苏卡黎以为，比及人们正在设计农场时就将农业机械人斟酌正在内的时间，机械人农业的春季就真正到来了。到了当时，境地将从新分割成小块，作物将栽种成一格一格，而非一列一列，果树还会修缮成二维的外形，以轻易采摘。虽然由机械人造就的这类希奇的多少形农田还不容易立地发生，可是正如苏卡黎所说，“它总有一天会发生的。”
凡是·亨登还赞成这个说法，他回想道：“我们在上世纪90年代中期起头试验机器人手艺时，农人的立场是讥笑和嫌疑的。但是当我们展现了一台黄瓜收割机以后，他们就立即来问我们明日能不能购买了。”
