农业机器人能否扭转水资源短缺和气候变化的趋势？

作为一种重要的自然资源，水在人们的日常生活中发挥着不可替代的作用。如今，许多地区的水消费都处于 "高度紧张 "状态。许多国家已经出现了缺水现象，预计到2050年将有更多的国家面临地表水资源供应的减少。在缺水越来越严重的同时，农业产业中化学品的过度使用也加剧了水资源的污染，从而导致了生物多样性的下降，同时也带来了一系列社会和环境问题，如温室气体排放和富营养化。正如IDTechEx最近的研究 "2022-2032年农业机器人和无人机。技术、市场和参与者"，农业机器人可以成为一个潜在的解决方案。

作为水资源和化学品/肥料的主要用户之一，农业产业在过去三十年中一直在使用越来越多的杀虫剂来满足日益增长的食物需求。然而，随着人们越来越意识到农药对环境的影响，围绕农药的法规也越来越严厉。为了减少化学品的过度使用及其后续的负面影响，精准农业已成为越来越多的趋势。随着技术的改进，农业正逐渐从历史上占主导地位的无差别的恒定速率方法转向使用可变速率技术方法，即把一块田地分成一系列的斑块，并根据农场分析的要求对每块斑块进行不同的处理。为了实现精准农业，所使用的技术需要准确地将所需的东西提供给个别作物/生长空间的区域，而不是将同样的投入用于整个区域。同时，随着供应链的中断，化学品和化肥的价格越来越高，鼓励农民最大限度地利用资源，避免过度使用化学品，例如，通过机械除草或精确控制每株植物的化学品使用。

因为精准农业技术需要从植物和作物上收集大量的数据，人类几乎不可能手工收集。同时，化学品或机械除草的准确应用也需要精确控制，这使得它成为自动化的理想用例。因此，为了应用精准农业，通过机器人使用自动化成为一个可行的解决方案。

杂草控制是农业机器人最常见的应用之一。除草是一项关键的农业任务，对获得高产量至关重要。在其最基本的形式中，除草涉及到一个劳动者用锄头或喷雾器手动消除杂草。以恒定速率的方式大规模喷洒除草剂是目前的主流模式。田地的面积往往决定了喷洒的速度，因此农用化学品往往被过度使用，导致农民付出不必要的代价，并加速了除草剂抗性的增长。精准农业方法可以帮助克服这些挑战。实现这一目标的第一步是采用可变率方法，即利用地理定位和农场测绘以及具有GPS功能的可变率喷洒器，根据地块/作物的需要改变喷洒率/量。近年来，这种方法已经开始受到重视，特别是随着空中无人机和可变速率喷洒器等技术的普及。农业机器人技术进一步实现了精准农业的方法，使用计算机视觉和杂草检测算法来识别杂草，并通过机械或化学方法清除它们。IDTechEx的研究显示，2021年除草机器人的市场规模约为2200万美元，预计在未来五年内将有11倍的增长。

使用无人机（无人机或地面车辆）进行喷洒是精确控制杂草的最受欢迎的方法之一。自主喷洒使用机器视觉和深度学习。摄像机（通常安装在喷洒系统上）可以检测并准确定位杂草，精确控制喷洒量。机器人喷洒可以显著提高效率。一些研究人员声称，使用无人机时，作物喷洒的完成速度可以比传统方法快五倍（由于上一节提到的高自主流动性），同时还可以减少化学品对人类的危害，通过在整个田地中可变的化学品使用量提高精确度，并减少化学品渗透到地下水源。

农业无人机和除草机器人的市场规模。资料来源：IDTechEx

然而，尽管有这些好处，农用无人机也有一系列限制，包括相关法规。例如，在英国，无人机喷洒被禁止广泛使用，因为喷洒产品未获准在空中使用。然而，这并不表示该技术会消失，因为农业无人机可用于许多其他任务（例如浇水、检查、地形测绘等）。由于具备管理复杂地形的能力，IDTechEx 相信农用无人机的销量将会快速增长。IDTechEx 认为，无人机除草是增长最快的应用之一，我们得出的结论是，销量增长迅7速，未来十年需求增长 8 倍。