未来的农业将越来越多地使用科学精确的耕作技术，自动化的 "农业机器人 "监测、处理和耕作土地，使用先进的技术来帮助实现产量最大化和疾病最小化。

凭借其在自动化和农业机械化方面的丰富经验，农业技术专家洋马（Yanmar）现在正为先进的田间机器人技术研究指明方向。

在我们不断变化的时代，是时候进行变革了？

很难想象有一个比农业更重要的经济部门。这是一个直接影响到全世界每个人生活的行业，尽管它受到来自各方面的挑战。温度和降水的变化正在影响作物产量；农民和农业工人直接暴露在极端天气的影响下，而更多从事食品相关工作的数百万人已经感受到我们不断变化的气候所带来的影响。

此外，今天的消费者越来越意识到在生产他们的食物时使用化学品的问题，并要求以可持续的方式生产更美味、更高质量的产品。寻找处理这些问题的最佳方式，同时满足环境压力，使许多政府转向自动化专家和技术专家，试图改善农民的命运，满足消费者的需求，并解决该行业面临的无数挑战。

意大利SMASH的智能耕作研究

当然，农业自动化和技术的提高本身并不新鲜--事实上，自工业革命以来，这种情况一直在发生。但新的是如何利用技术来解决与食品疾病控制和不稳定的天气模式有关的问题。

现在的重点是以环境可持续的方式实现理想的产量，持续关注减少化学品的使用量和类型。然而，干旱、洪水和新的病虫害的出现，现在是各大洲的威胁。甚至欧洲也面临着整个耕作系统的挑战。

这在意大利等国家尤其如此，据科学家称，由于气候变化的影响，意大利2018年的橄榄收获量骤降57%--这是25年来最糟糕的一次。

洋马欧洲研发中心坐落在意大利佛罗伦萨上方的山丘上，处于有利地位，专注于各种基于实地的研究，为农业产业带来附加值--甚至可能吸引新一代的工人来到土地上。

其中包括与10个技术伙伴合作开展的为期两年、耗资400万欧元的 "SMASH "项目，以开发一个移动农业 "生态系统"，监测、分析和管理农作物。

以下是参与SMASH项目的其他合作伙伴及其作用的清单：

●EDI：一家机械和电子工程公司，帮助开发机器人系统的移动基地。

●AvMap：用于移动基地导航的技术和传感器。

●基地：数据传输、数据处理、云数据存储。

●Seintech：数据分析、数据挖掘和机器学习。

●佛罗伦萨大学农业系：末端效应器的开发。

●IIT（意大利理工学院）：机器人系统（Plantoid），监测和分析土壤。

●圣安娜生物机器人研究所：开发一个安装在机器人手臂上的操纵器，用于收集样品和操纵物品。

●Copernico：准备用于监测和绘图的无人机。

●DORIAN：机器视觉的技术和算法。

●Giuntini Filippo：农艺师。

缩写 "SMASH "代表 "农业高技术智能机器解决方案"（Smart Machine for Agricultural Solutions Hightech”），该项目由托斯卡纳地方政府共同资助。

它包括开发一个模块化的机器人平台，采用最新的信息通信技术来检查作物和土壤，分析收集到的信息，并向农民提供清晰、可操作的信息，以支持作物管理。

洋马的众多角色之一是为移动复制（包括精确喷洒）的多用途机械臂开发控制系统，定位技术的传感器集成，以及自主导航和系统移动基地控制的软件开发（与其他合作伙伴合作）。

对于洋马的建模和控制工程师Manuel Pencelli来说，开发一个可用于监测和控制作物的农业机器人原型，采集土壤样本进行分析，并准确瞄准农业化学品进行精确施用，从项目一开始就需要许多不同领域的专业知识。

Pencelli说："在整个过程中，有许多合作伙伴参与其中。我们需要机械专家来开发车辆的结构，还需要许多'通信'专家，因为我们有很多设备需要相互'交谈'。我们的出发点实际上是一辆履带式车辆，它最初是为沿着海滩移动和清理海岸线而建造的！"

有两个工作中的SMASH原型--一个用于葡萄树，另一个用于菠菜--以涵盖最初计划研究的两种不同类型的农作物。

前者已经在比萨省的一个葡萄园农场进行了重要的测试，在那里，曼努埃尔在展示这种机器人生态系统可以为农民提供的可能性方面发挥了作用。

Pencelli说："SMASH不是一个单一的机器，而是一系列不同的设备，包括机器人、基站、无人机和田间传感器，它们共同提供重要信息以帮助农民。农民可以对他希望SMASH执行的任务进行编程，当他参与其他活动时，这台机器可以自主移动，监测作物，检测和治疗疾病，并为农民或其工人在田间手动检查作物节省大量时间。"

绘图和监测、除草和喂食

SMASH由一个移动基地、一个具有操纵器和视觉系统的机械臂、一架无人机和一个辅助地面站组成。想象一下，这个系统被设计为在一系列精准农业技术中发挥作用，提供关于地理信息学、机器人技术、数据挖掘、机器学习等方面的具体见解，同时考虑到农民面临的环境和社会问题。

对Pencelli来说，SMASH的可能性是无限的。他说："除了机器人手臂可以执行的所有功能外，我们还有一些附件，可以安装在车辆的后面，用于机械除草，或在土壤中工作，随着车辆的移动。这项工作可以同时进行，与监测和检测一起进行。"

洋马的专长是农业机器人的软件开发以及所有其他各方组件的集成和安装。这是一个复杂的电子装置，有电线、传感器、照相机、GPS接收器和多个电动马达--其中有八个--在竞争空间。但这一切都很有效--甚至在二月下旬的泥泞的葡萄园里，独立的转向系统和卓越的牵引力在各种地形上得到了展示。

Pencelli补充说："传感器融合是这个项目中最具挑战性的方面之一。因为我们在田地内有一个非常特殊的环境，其中有许多变量会发生变化，如基础设施、土壤、田地的形状，甚至其他工人在农业机器人周围移动。因此，车辆的定位、提高它的坚固性和了解它的物理限制是很有趣的--例如速度、转向角、定位和安装的车载设备之间的通信--所有这些方面都会影响车辆的运动。"

YRE还与佛罗伦萨大学的农业部门联手，以进一步推进该领域的研究活动。

该大学在可持续作物管理方面拥有丰富的经验，最近完成了由欧盟资助的Rhea项目，该项目着眼于通过使用配备先进传感器、增强型末端执行器和改进型决策控制算法的小型异质机器人车队--地面和空中机器人，提高作物质量，改善人类健康和安全，并降低生产成本。

意大利佛罗伦萨大学农业系 Marco Vieri 教授

对于SMASH项目，该大学的Marco Vieri教授认为，在启用最新技术的同时，还需要一个整体的研究方法。

他说："农业为人类提供食物、饲料、纤维和燃料，但我们也必须考虑农村、文化和历史问题。在过去，有一个农业操作的年历，但现在需要一种新的思维方式，使我们能够控制和减轻风险，如干旱、虫害和洪水。我们需要探索提高自动化程度，不仅是为了提高和增加产品的数量，也是为了应用一种附加价值。洋马与我们一样，希望通过真正的技术系统帮助农民实现健康、高价值的生产，因此我们在SMASH中的部分工作是为葡萄园和菠菜等园艺田作物这两种情况开发设备和效应器。我们对农业机械和新技术的可能性有着广泛的了解，所以这就是帮助减少对土壤和植物的微生物不安全的农药的使用，同时提高营养物质和有用的细菌的水平"。

可以说，农民处于围绕气候、排放和可持续发展的辩论的第一线。即使涉及到高价值的作物，如在意大利这个地区发现的葡萄、橄榄和坚果，也很难反对使用自动化和互联农业来将科学数据和农民的需求结合起来。

毕竟，机器人可以一天24小时工作，由于体积较小，它们对土壤的影响比拖拉机要小。想象一下，一个只有传统拖拉机一小部分大小的机器人车队，就很容易看到基于人工智能、技术驱动的精准农业在未来几年所能提供的可能性。

使用无人机来绘制田地地图和检查作物；使用农业机器人来收获水果、播种、识别和处理杂草，并使用精确剂量的农药和化肥--这都是为了只在需要工作的领域进行定向努力，从而减少劳动力、资本成本和排放。

随着对先进的农业机器人技术的不断研究，洋马正在接受挑战，展示未来提高精准农业技术的可能性和潜在好处。在田间工作的自动化和机器人拖拉机是否会成为一个熟悉的景象还有待观察，但很难反对使用技术来可持续地提高土地的质量和产量。

如果无人机在庄稼上空盘旋的声音意味着农民能够识别生长模式和营养需求，然后用机器人车队精确地运送农药和肥料，那么这肯定会成为目前在我们的田间使用的工具的一个受欢迎的补充。