用于SynecocultureTM农业的播种修剪和收割机器人

Synecoculture是索尼计算机科学实验室(Sony CSL)高级研究员Masatoshi Funabashi博士提倡的一种新的农业方法，其中各种植物混合高密度种植，建立丰富的生物多样性，同时受益于自身- 生态系统的组织能力。然而，如此茂密的植被需要经常维护——需要播种，需要修剪杂草，需要收割庄稼。因此，Synecoculture 需要高水平的生态素养和复杂的决策。虽然 Synecoculture 存在的操作问题可以通过使用农业机器人来解决，但大多数现有机器人只能在简单的农田环境中自动完成上述三项任务中的一项，因此，他们缺乏执行 Synecoculture 所需的识字和决策技能。此外，机器人可能会与植物进行不必要的接触并损坏它们，影响它们的生长和收成。

随着人们对环境问题意识的提高，人类与传统机器人之间的性能差距激发了创新以改进后者。由早稻田大学助理教授 Takuy​​a Otani 领导的一组研究人员与 Sustainergy Company 和 Sony CSL 合作，设计了一种可以有效进行 Synecoculture 的新型机器人。该机器人被称为 SynRobo，“syn”传达了“与人类一起”的意思。它管理着在太阳能电池板的阴影下生长的各种混合植物，这是一个未被利用的空间。描述他们研究的文章发表在第 13 卷中，《农业》第 1 期，2022 年 12 月 21 日. 本文由同为早稻田大学的 Atsuo Takanishi 教授与索尼 CSL 的其他研究人员以及早稻田大学的学生共同撰写。

大谷先生简要介绍了这款新型机器人的设计。“它有一个四轮机构，可以在不平坦的土地上移动，还有一个机械臂，可以伸展和收缩以帮助克服障碍。机器人可以在斜坡上移动并避免小步走。该系统还利用 360 度摄像头来识别和操纵它的周围环境。此外，它还装有各种农具——锚(用于打孔)、修枝剪和收割装置。机器人使用机械臂和可水平移动的正交轴工作台调整其位置。”

除了这些固有特征外，研究人员还发明了高效播种技术。他们在不同植物的种子上涂上土壤，制成大小相同的球。这些使得它们的形状和大小一致，因此机器人可以轻松地播种多种植物的种子。此外，还开发了一种易于使用、人为控制的操纵系统，以促进机器人的功能。该系统帮助它操作工具、实现自动播种和切换任务。

新机器人可以在茂密的植被中成功播种、修剪和收获，由于其小巧灵活的身体，在任务期间与环境的接触最少。此外，与简单的控制器相比，新的操纵系统使机器人能够更好地避开障碍物 50%，同时将其操作时间减少 49%。

“这项研究开发了一种农业机器人，可以在多种植物密集混合生长的环境中工作，”大谷告诉我们。“它可以广泛应用于一般农业和 Synecoculture——只是在处理不同的植物时需要更换工具。该机器人将有助于提高单位面积产量并提高农业效率。此外，其农业运营数据将有助于实现机动系统的自动化。因此，机器人可以在多种环境中协助农业。事实上，Sustainergy 公司目前正准备在日本的废弃田地和肯尼亚的荒漠化地区等地将这项创新商业化。”

这些进步将促进 Synecoculture 农业与可再生能源的结合，并有助于解决各种紧迫的问题，包括气候变化和能源危机。目前的研究是实现可持续农业和碳中和的关键一步。希望能有一个能有效支持大规模 Synecoculture 的聪明而熟练的机器人!

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