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      2021 IAS展
      運動控制

      告別除草劑的未來農業 — item除草機器人

        2021年05月12日  

        環保型雜草控制技術,學生實踐項目讓我們遠離農藥指日可待。

        農業中使用除草劑,對人類和環境有著巨大的風險,地下水中就經常會發現除草劑的殘留物,瑞士受到這類污染的影響尤其嚴重。還有研究發現,除草劑以及它的分解產物,也廣泛的存在于空氣中。

        此外,相關研究機構對德國 165 個地點進行調查后發現,有四分之三的地區存在上述物質,這些地點距離噴灑過除草劑的田地從 100 米到 1000 多米不等。盡管如此,目前仍然沒有任何解決方案在有效性和成本方面比得上除草劑。

        為此,蘇黎世聯邦理工學院(ETH Zurich)和瑞士西北應用科學與藝術大學(University ofApplied Sciences and Arts Northwestern Switzerland)的一組學生開發了出了自主除草機器人的原型——Rowesys,即“機器人除草系統”。它工作時完全不使用除草劑,而是以純機械的方式消除雜草。

      溫和無毒的雜草控制技術

        作為重點項目的一部分,Rowesys 在短短九個月內就完成了開發。研發團隊共有十名成員,包括六名機械工程師、兩名電氣工程師和兩名工業設計師。這類重點項目通常是在學士學位課程結束時開展,需要學生將課堂上所學的知識融入實際應用,并充分考慮產品開發的每一個階段。

        這個四輪除草機器人重 300 千克,尺寸 2100 × 940 × 1200 毫米,主要用于甜菜田的雜草控制。由于甜菜特別容易受到雜草的侵害,因此甜菜田非常適合用來演示 Rowesys 的除草能力。盡管除草機要通過手動控制才能到達甜菜田,但一旦到了田地,它就可以自主除草。

        Rowesys 除草機有兩個攝像頭。前置攝像頭可以識別一壟壟嫩綠的甜菜,并適當調整除草機的位置。第二個攝像頭垂直對準地面,確保正確識別甜菜和雜草,以便將兩者區別處理。

        在除草機器人的后側有四個犁頭,這就是除草的“利器”。這些小型犁頭可以深入地下兩厘米的位置,將雜草從根部分離,分離后的雜草將在地表自然風干。

        對于甜菜壟行內的雜草,最大的挑戰是在除草的同時不傷害甜菜。因此,犁頭應該張開還是閉合,取決于第二個攝像頭傳遞給除草系統的信息。犁頭不能觸碰甜菜,這是最重要的一點。

        除草機器人在除草時的行進速度為 0.2 米/秒,最大速度為 1 米/秒(即 3.6 千米/時)。借助 Rowesys 除草機上的各種噪音和 LED 燈的顏色,我們可以判斷除草機的當前模式。除草機內部的電子設備封裝在一個設計簡約但極具未來主義色彩的鋁制外殼內。

        這些小型犁頭可以深入地下兩厘米的位置,將雜草從根部分離,分離后的雜草將在地表自然風干。

      型材技術助力農業可持續發展

        除草機器人的核心“骨架”是一個框架結構,由 item 的鋁型材搭建而成,而車輪、完整的電子設備和電機就安裝在這個框架上。除此之外,機器人的犁頭結構也采用了型材技術。

        一開始,研發團隊考慮了許多不同的型材結構,包括鋼結構?!暗?,我們對焊接總是有所擔憂。這是我們的第一個原型,我們希望它具有最大的靈活性。顯然,鋼結構不能滿足我們的要求。此外,在鋼結構上安裝各種固定裝置也很棘手,需要許多額外的工作?!?/P>

        后來,蘇黎世聯邦理工學院的一位項目教練給我們提供了一些建議——他建議我們試一試 item 的型材技術,還特別強調了 item 緊固件的靈活性以及 MB 工業鋁型材裝配系統的穩定性。

        在另一個開發創新型機器人的重點項目 CHIRON 中,團隊成員的積極反饋也促使我們做出了決定。最終,CHIRON 項目的參與者幫助我們與 item 瑞士分公司取得了聯系?!俺?item 作為贊助商給予的支持和型材技術的靈活性之外,我們收到的建議也很有幫助。由于與 item 合作,整個訂貨、設計和制造過程要比原先設想的容易得多。通過 item Engineeringtool 進行在線設計,也為我們節省了很多時間?!?Lieberherr 說道。

        現在,項目團隊已經為進一步優化除草機器人制定了計劃,這充分說明,借助創新技術可以實現農業的可持續發展。從各方面來說,可持續發展都是蘇黎世聯邦理工學院的重中之重,比如,工作人員每飛行一公里時,其所在學院就要向一個特別基金支付一筆費用。該基金的負責人會聯系學生,并要求他們針對重點項目提供創意,以便推動聯合國可持續發展目標的實現,這就是 Rowesys 項目啟動的原因。

      標簽:item 依諾信我要反饋
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