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無(wú)人機(jī)整機(jī)
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無(wú)人機(jī)服務(wù)
設(shè)備與工具我們的星球如何養(yǎng)活 9 00到 100 億人？智能農(nóng)業(yè)是回答這個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題的重要部分：通過(guò)有針對(duì)性地使用最新技術(shù)，在計(jì)算機(jī)的支持下，在可能的情況下實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化，實(shí)現(xiàn)非常高的糧食生產(chǎn)效率。種子是單獨(dú)且精確地種植的；用機(jī)械鉗子小心地收集水果；化肥和植保產(chǎn)品小劑量、有針對(duì)性地施用。這些操作需要大量既堅(jiān)固又強(qiáng)大的小型電動(dòng)機(jī)
無(wú)論是量子計(jì)算機(jī)、太空旅游，還是氫基技術(shù)，前沿技術(shù)都聚焦在不斷變化的話題上。奇怪的是，經(jīng)常被忽視的恰恰是最重要的部門：農(nóng)業(yè)。盡管到目前為止，它已經(jīng)能夠可靠地養(yǎng)活呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)的人口。始于 18 世紀(jì)的農(nóng)業(yè)革命使產(chǎn)量大幅增加。這是基于越來(lái)越多地使用高產(chǎn)品種、礦物肥料和化學(xué)農(nóng)藥、機(jī)械化和大規(guī)模人工灌溉。然而，這些干預(yù)措施對(duì)生態(tài)并非沒(méi)有不良副作用。
所有有根據(jù)的人口預(yù)測(cè)都告訴我們，到本世紀(jì)末，世界人口將達(dá)到 9 到 100 億。即使是如此大量的人類，地球也有可能提供足夠的食物。然而，農(nóng)業(yè)面臨著巨大的挑戰(zhàn)。作物和牲畜必須在不危及重要資源的情況下增加產(chǎn)量。肥沃的土壤、清潔的含水層和完整的生態(tài)系統(tǒng)是我們最寶貴的資源，因此必須不惜一切代價(jià)加以保護(hù)。
中心是植物，不再是田野
到目前為止，播種、施肥和植保措施等幾個(gè)重要階段的栽培工作都以土壤表層為基礎(chǔ)。撒播種子或農(nóng)藥時(shí)，計(jì)算每畝或每公頃的用量；機(jī)器以適當(dāng)?shù)娜萘糠峙洳牧稀Ｈ欢?，這些物質(zhì)中的一些，例如氮肥，可能會(huì)發(fā)生，而不是強(qiáng)化植物，到達(dá)含水層并污染它們。隨著越來(lái)越多的企業(yè)面臨人員短缺，修剪果樹或收獲精致的水果和蔬菜品種等活動(dòng)需要高成本的體力勞動(dòng)。
智慧農(nóng)業(yè)利用現(xiàn)代技術(shù)提高農(nóng)業(yè)效率，更加節(jié)約地利用所有資源，減輕人們單調(diào)的工作，提高產(chǎn)量。在這種背景下，我們也談到了精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)、數(shù)字農(nóng)業(yè)或電子農(nóng)業(yè)。將計(jì)算機(jī)輔助和網(wǎng)絡(luò)化流程與機(jī)器學(xué)習(xí)和定制機(jī)器人功能相結(jié)合，可以將注意力集中在單個(gè)植物上，而不是整個(gè)領(lǐng)域。
有針對(duì)性地使用化肥和除草劑可減少土壤污染
這些措施越是直接針對(duì)工廠，就越能經(jīng)濟(jì)有效地使用這些措施。例如，如果以更有針對(duì)性的方式將除草劑施用于單個(gè)植物，則可以顯著減少除草劑的使用。機(jī)器人可以在連續(xù)通道中收獲水果和蔬菜，始終處于最佳成熟度。
輕型、自主的野外機(jī)器人也有助于保護(hù)地面。今天，大型農(nóng)業(yè)機(jī)械的重量可以達(dá)到十噸。因此，每一個(gè)通道都會(huì)對(duì)土壤造成巨大的壓實(shí)，極大地限制了相關(guān)土層吸收水分和空氣的能力，對(duì)土壤的有機(jī)質(zhì)影響很大；在靠近機(jī)械路徑的區(qū)域種植的植物的生長(zhǎng)和健康也會(huì)受到影響。智能農(nóng)業(yè)有助于使土壤更健康并增加生物多樣性。
農(nóng)業(yè)和園藝自動(dòng)化
盡管目前許多應(yīng)用僅以研究或原型的形式存在，但智能農(nóng)業(yè)已經(jīng)付諸實(shí)踐，例如精準(zhǔn)播種。在這種最初在研究和種子育種領(lǐng)域開發(fā)的方法中，機(jī)器能夠以規(guī)定的時(shí)間間隔精確地種植單個(gè)種子。每株植物都有足夠的生長(zhǎng)空間，并且表面得到最佳利用。同時(shí)，珍貴的種子被極其有效地利用。
大多數(shù)現(xiàn)代機(jī)器對(duì)每一行都使用電動(dòng)分離模塊。電機(jī)驅(qū)動(dòng)帶槽或帶齒的圓盤，將單個(gè)種子輸送到出口。通過(guò)智能控制器，可以精確設(shè)置每種種子的最佳間距；在轉(zhuǎn)彎過(guò)程中，可以補(bǔ)償各個(gè)行的不同半徑。將種子喂入圓盤也由電動(dòng)封閉裝置控制。
得益于持續(xù)的自動(dòng)化收割，產(chǎn)品始終完美成熟
在種植溫室蔬菜和花卉時(shí)，許多植物首先在小花盆中發(fā)芽，然后再種植到更大的花盆或花壇中。在現(xiàn)代園藝企業(yè)中，機(jī)器對(duì)植物和花盆進(jìn)行分類和移動(dòng)。使用的機(jī)器與工業(yè)生產(chǎn)和物流中使用的機(jī)器非常相似。傳送帶和輥式傳送帶用于移動(dòng)、分類和重新放置在各個(gè)加工階段發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品的托盤。此應(yīng)用中使用的鉗子與其他行業(yè)中類似設(shè)備中使用的鉗子不同之處僅在于“手指”的形狀。它們由微電機(jī)激活，執(zhí)行單個(gè)盆和土塊的自動(dòng)移動(dòng)。
自動(dòng)果蔬收割機(jī)尚未達(dá)到普遍使用的標(biāo)準(zhǔn)成熟度，但技術(shù)發(fā)展方向已經(jīng)很明顯：有攝像頭傳感器，可根據(jù)顏色和形狀檢測(cè)草莓或辣椒的成熟度并記錄其準(zhǔn)確位置。集成計(jì)算機(jī)使用這些數(shù)據(jù)來(lái)控制配備剪刀和收割設(shè)備的機(jī)械臂。該技術(shù)的原型的特點(diǎn)是電動(dòng)馬達(dá)的強(qiáng)大存在：從單輪驅(qū)動(dòng)到機(jī)械臂，從切割設(shè)備到產(chǎn)品收集系統(tǒng)。
關(guān)鍵技術(shù)：電氣電子系統(tǒng)
“在傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)機(jī)械中，機(jī)械傳動(dòng)比和氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)非常普遍?！弊鳛闃I(yè)務(wù)發(fā)展經(jīng)理，負(fù)責(zé)Faulhaber該領(lǐng)域應(yīng)用的 Kevin Moser 先生解釋說(shuō)?！皩?duì)于小型智能農(nóng)業(yè)系統(tǒng)，這些組件通常太重、太笨重、機(jī)械太復(fù)雜且能源效率太低。因此，在這個(gè)領(lǐng)域，我們目睹了越來(lái)越多的電動(dòng)微型電機(jī)的使用，它們?yōu)樘囟ǖ墓ぷ麟A段提供必要的電力。然而，農(nóng)業(yè)環(huán)境的驅(qū)動(dòng)器通常必須滿足非常高的要求?！?/p>
現(xiàn)代機(jī)器負(fù)責(zé)分揀和處理農(nóng)作物
與傳統(tǒng)的大型設(shè)備不同，智能農(nóng)業(yè)中使用的機(jī)器和組件通常更緊湊、更輕。這意味著通常很少有可供發(fā)動(dòng)機(jī)使用的空間。盡管空間有限，但當(dāng)用作播種盤、翅片、抓手、機(jī)械臂或剪板機(jī)的驅(qū)動(dòng)器時(shí)，電機(jī)仍必須提供足夠的動(dòng)力才能在無(wú)數(shù)次循環(huán)中可靠地執(zhí)行其功能。同時(shí)，它們必須非常高效地運(yùn)行，因?yàn)楠?dú)立的單元通常從電池中獲取電力有限的動(dòng)力儲(chǔ)備。此外，控制電子設(shè)備必須能夠集成到網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中并實(shí)現(xiàn)智能控制。
“這些是對(duì)最高級(jí)別驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的典型要求。對(duì)于 Faulhaber 來(lái)說(shuō)，提供正確的答案是很正常的?！盞evin Moser 說(shuō)：“此外，用于農(nóng)業(yè)環(huán)境的驅(qū)動(dòng)器需要非常堅(jiān)固，以便它們能夠在最惡劣的條件下長(zhǎng)期可靠地運(yùn)行。在農(nóng)業(yè)和園藝領(lǐng)域，大的溫度變化和強(qiáng)大的機(jī)械負(fù)荷是常態(tài)。盡管如此，成本必須保持合理。Faulhaber 能夠提供多個(gè)系列的設(shè)備來(lái)管理這種微妙的平衡”。
用于農(nóng)業(yè)環(huán)境的驅(qū)動(dòng)器必須在惡劣條件下可靠運(yùn)行
Moser 指的是 BXT 系列中特別緊湊且免維護(hù)的扁平無(wú)刷直流微型電機(jī)以及 CXR 系列中極其堅(jiān)固且經(jīng)濟(jì)的銅石墨電機(jī)。新型 GPT 系列齒輪箱非常適合在困難條件下傳輸高負(fù)載。
效率極高，它們也非常堅(jiān)固，因此非常適合農(nóng)業(yè)應(yīng)用。可選的增量編碼器可實(shí)現(xiàn)極其精確的定位。各種控制器可用于將驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，例如帶 CANopen 接口?！癋aulhaber 的驅(qū)動(dòng)器已經(jīng)用于智能農(nóng)業(yè)。 ”Kevin Moser 說(shuō)：“他們將繼續(xù)在該行業(yè)最苛刻的應(yīng)用中發(fā)揮重要作用?！?/p>
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