未來的農業將越來越多地使用科學精確的耕作技術，自動化的 "農業機器人 "監測、處理和耕作土地，使用先進的技術來幫助實現產量最大化和疾病最小化。

憑借其在自動化和農業機械化方面的豐富經驗，農業技術專家洋馬（Yanmar）現在正為先進的田間機器人技術研究指明方向。

在我們不斷變化的時代，是時候進行變革了？

很難想象有一個比農業更重要的經濟部門。這是一個直接影響到全世界每個人生活的行業，盡管它受到來自各方面的挑戰。溫度和降水的變化正在影響作物產量；農民和農業工人直接暴露在極端天氣的影響下，而更多從事食品相關工作的數百萬人已經感受到我們不斷變化的氣候所帶來的影響。

此外，今天的消費者越來越意識到在生產他們的食物時使用化學品的問題，并要求以可持續的方式生產更美味、更高質量的產品。尋找處理這些問題的最佳方式，同時滿足環境壓力，使許多政府轉向自動化專家和技術專家，試圖改善農民的命運，滿足消費者的需求，并解決該行業面臨的無數挑戰。

意大利SMASH的智能耕作研究

當然，農業自動化和技術的提高本身并不新鮮--事實上，自工業革命以來，這種情況一直在發生。但新的是如何利用技術來解決與食品疾病控制和不穩定的天氣模式有關的問題。

現在的重點是以環境可持續的方式實現理想的產量，持續關注減少化學品的使用量和類型。然而，干旱、洪水和新的病蟲害的出現，現在是各大洲的威脅。甚至歐洲也面臨著整個耕作系統的挑戰。

這在意大利等國家尤其如此，據科學家稱，由于氣候變化的影響，意大利2018年的橄欖收獲量驟降57%--這是25年來最糟糕的一次。

洋馬歐洲研發中心坐落在意大利佛羅倫薩上方的山丘上，處于有利地位，專注于各種基于實地的研究，為農業產業帶來附加值--甚至可能吸引新一代的工人來到土地上。

其中包括與10個技術伙伴合作開展的為期兩年、耗資400萬歐元的 "SMASH "項目，以開發一個移動農業 "生態系統"，監測、分析和管理農作物。

以下是參與SMASH項目的其他合作伙伴及其作用的清單：

●EDI：一家機械和電子工程公司，幫助開發機器人系統的移動基地。

●AvMap：用于移動基地導航的技術和傳感器。

●基地：數據傳輸、數據處理、云數據存儲。

●Seintech：數據分析、數據挖掘和機器學習。

●佛羅倫薩大學農業系：末端效應器的開發。

●IIT（意大利理工學院）：機器人系統（Plantoid），監測和分析土壤。

●圣安娜生物機器人研究所：開發一個安裝在機器人手臂上的操縱器，用于收集樣品和操縱物品。

●Copernico：準備用于監測和繪圖的無人機。

●DORIAN：機器視覺的技術和算法。

●Giuntini Filippo：農藝師。

縮寫 "SMASH "代表 "農業高技術智能機器解決方案"（Smart Machine for Agricultural Solutions Hightech”），該項目由托斯卡納地方政府共同資助。

它包括開發一個模塊化的機器人平臺，采用最新的信息通信技術來檢查作物和土壤，分析收集到的信息，并向農民提供清晰、可操作的信息，以支持作物管理。

洋馬的眾多角色之一是為移動復制（包括精確噴灑）的多用途機械臂開發控制系統，定位技術的傳感器集成，以及自主導航和系統移動基地控制的軟件開發（與其他合作伙伴合作）。

對于洋馬的建模和控制工程師Manuel Pencelli來說，開發一個可用于監測和控制作物的農業機器人原型，采集土壤樣本進行分析，并準確瞄準農業化學品進行精確施用，從項目一開始就需要許多不同領域的專業知識。

Pencelli說："在整個過程中，有許多合作伙伴參與其中。我們需要機械專家來開發車輛的結構，還需要許多'通信'專家，因為我們有很多設備需要相互'交談'。我們的出發點實際上是一輛履帶式車輛，它最初是為沿著海灘移動和清理海岸線而建造的！"

有兩個工作中的SMASH原型--一個用于葡萄樹，另一個用于菠菜--以涵蓋最初計劃研究的兩種不同類型的農作物。

前者已經在比薩省的一個葡萄園農場進行了重要的測試，在那里，曼努埃爾在展示這種機器人生態系統可以為農民提供的可能性方面發揮了作用。

Pencelli說："SMASH不是一個單一的機器，而是一系列不同的設備，包括機器人、基站、無人機和田間傳感器，它們共同提供重要信息以幫助農民。農民可以對他希望SMASH執行的任務進行編程，當他參與其他活動時，這臺機器可以自主移動，監測作物，檢測和治療疾病，并為農民或其工人在田間手動檢查作物節省大量時間。"

繪圖和監測、除草和喂食

SMASH由一個移動基地、一個具有操縱器和視覺系統的機械臂、一架無人機和一個輔助地面站組成。想象一下，這個系統被設計為在一系列精準農業技術中發揮作用，提供關于地理信息學、機器人技術、數據挖掘、機器學習等方面的具體見解，同時考慮到農民面臨的環境和社會問題。

對Pencelli來說，SMASH的可能性是無限的。他說："除了機器人手臂可以執行的所有功能外，我們還有一些附件，可以安裝在車輛的后面，用于機械除草，或在土壤中工作，隨著車輛的移動。這項工作可以同時進行，與監測和檢測一起進行。"

洋馬的專長是農業機器人的軟件開發以及所有其他各方組件的集成和安裝。這是一個復雜的電子裝置，有電線、傳感器、照相機、GPS接收器和多個電動馬達--其中有八個--在競爭空間。但這一切都很有效--甚至在二月下旬的泥濘的葡萄園里，獨立的轉向系統和卓越的牽引力在各種地形上得到了展示。

Pencelli補充說："傳感器融合是這個項目中最具挑戰性的方面之一。因為我們在田地內有一個非常特殊的環境，其中有許多變量會發生變化，如基礎設施、土壤、田地的形狀，甚至其他工人在農業機器人周圍移動。因此，車輛的定位、提高它的堅固性和了解它的物理限制是很有趣的--例如速度、轉向角、定位和安裝的車載設備之間的通信--所有這些方面都會影響車輛的運動。"

YRE還與佛羅倫薩大學的農業部門聯手，以進一步推進該領域的研究活動。

該大學在可持續作物管理方面擁有豐富的經驗，最近完成了由歐盟資助的Rhea項目，該項目著眼于通過使用配備先進傳感器、增強型末端執行器和改進型決策控制算法的小型異質機器人車隊--地面和空中機器人，提高作物質量，改善人類健康和安全，并降低生產成本。

意大利佛羅倫薩大學農業系 Marco Vieri 教授

對于SMASH項目，該大學的Marco Vieri教授認為，在啟用最新技術的同時，還需要一個整體的研究方法。

他說："農業為人類提供食物、飼料、纖維和燃料，但我們也必須考慮農村、文化和歷史問題。在過去，有一個農業操作的年歷，但現在需要一種新的思維方式，使我們能夠控制和減輕風險，如干旱、蟲害和洪水。我們需要探索提高自動化程度，不僅是為了提高和增加產品的數量，也是為了應用一種附加價值。洋馬與我們一樣，希望通過真正的技術系統幫助農民實現健康、高價值的生產，因此我們在SMASH中的部分工作是為葡萄園和菠菜等園藝田作物這兩種情況開發設備和效應器。我們對農業機械和新技術的可能性有著廣泛的了解，所以這就是幫助減少對土壤和植物的微生物不安全的農藥的使用，同時提高營養物質和有用的細菌的水平"。

可以說，農民處于圍繞氣候、排放和可持續發展的辯論的第一線。即使涉及到高價值的作物，如在意大利這個地區發現的葡萄、橄欖和堅果，也很難反對使用自動化和互聯農業來將科學數據和農民的需求結合起來。

畢竟，機器人可以一天24小時工作，由于體積較小，它們對土壤的影響比拖拉機要小。想象一下，一個只有傳統拖拉機一小部分大小的機器人車隊，就很容易看到基于人工智能、技術驅動的精準農業在未來幾年所能提供的可能性。

使用無人機來繪制田地地圖和檢查作物；使用農業機器人來收獲水果、播種、識別和處理雜草，并使用精確劑量的農藥和化肥--這都是為了只在需要工作的領域進行定向努力，從而減少勞動力、資本成本和排放。

隨著對先進的農業機器人技術的不斷研究，洋馬正在接受挑戰，展示未來提高精準農業技術的可能性和潛在好處。在田間工作的自動化和機器人拖拉機是否會成為一個熟悉的景象還有待觀察，但很難反對使用技術來可持續地提高土地的質量和產量。

如果無人機在莊稼上空盤旋的聲音意味著農民能夠識別生長模式和營養需求，然后用機器人車隊精確地運送農藥和肥料，那么這肯定會成為目前在我們的田間使用的工具的一個受歡迎的補充。