近期在微博熱傳的西班牙公司Aarobot制作出來一個(gè)24條機(jī)械臂的農(nóng)業(yè)機(jī)器人，在今年的草莓季一展身手，現(xiàn)場摘草莓的速度非常驚人，5秒鐘竟然能夠自動識別并準(zhǔn)確摘取一個(gè)成熟草莓，無損率超過70%，并且可以全天無休止的工作24小時(shí)。
為什么歪果仁急切要做一個(gè)機(jī)器人取代人工呢，在中國這個(gè)人口眾多的國家你可能還沒注意到，但是因?yàn)?ldquo;人工短缺”，歐洲國家已經(jīng)因此在浪費(fèi)食物！例如英國由于長期依賴外國尤其是歐盟的勞動力，脫歐后帶來嚴(yán)重的勞動力短缺，這一影響蔓延至各個(gè)領(lǐng)域，比如農(nóng)場——據(jù)預(yù)估，如果不抓緊采取措施，英國的草莓田即將有20％的草莓腐爛掉而不是被采摘。一旦英國正式離開歐盟，這一數(shù)字還會繼續(xù)上升。
最近一二十年，英國對草莓的需求猛增。英國人在1996年消費(fèi)了多達(dá)67,000噸水果，但近年來消費(fèi)量激增至超過101,000噸。軟水果行業(yè)在2015年雇用了29,000名季節(jié)性工人，到2020年將需要31,000名季節(jié)性工人。鑒于目前的狀況，英國農(nóng)民聯(lián)盟的一份報(bào)告顯示，園藝農(nóng)場屆時(shí)所需的水果工人缺口率為12.5％。
讓機(jī)器人進(jìn)行農(nóng)業(yè)采摘最大的挑戰(zhàn)是讓機(jī)器人了解，哪些草莓適合采摘、哪些不適合。“沒有哪兩個(gè)草莓是一模一樣的，”英國學(xué)者M(jìn)ohan博士說。 “它們有不同的形狀、大小、成熟的順序，許多草莓都隱藏在樹葉中。”
與機(jī)器人相比，人類工作者在摘草莓上具有天然優(yōu)勢：人們能夠迅速將成熟可摘取的草莓與不成熟的草莓分離開來；人們的摘取力度恰到好處，能夠確保草莓能夠完好無損地到達(dá)消費(fèi)者手中。在田間暴露于戶外環(huán)境中，是機(jī)器人遇到的另一個(gè)挑戰(zhàn)，變幻莫測的天氣與它們慣常所在的典型室內(nèi)環(huán)境是非常不同的。
因此，采摘草莓對人類來說可能相對輕松，但對機(jī)器人來說卻是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。設(shè)計(jì)師需要構(gòu)建一個(gè)集視覺、觸覺、力量和運(yùn)動于一體的系統(tǒng)。系統(tǒng)還必須學(xué)會適應(yīng)動態(tài)和高度非結(jié)構(gòu)化的環(huán)境。
據(jù)了解，本次使用的智慧農(nóng)業(yè)機(jī)器人采用履帶式行走布局，超聲波傳感器判斷機(jī)身的位置并自動壁障，可以在復(fù)雜的地形中工作，在采摘水果的過程中，對水果目標(biāo)進(jìn)行智能識別是此項(xiàng)目的核心技術(shù)，采取了包括視覺系統(tǒng)在內(nèi)的多項(xiàng)研究成果。
一般而言，機(jī)器視覺主要用計(jì)算機(jī)來模擬人的視覺功能，從客觀事物的圖像中提取信息，進(jìn)行處理并加以理解，最終用于實(shí)際檢測、測量和控制。視覺傳感器原理一般是利用光學(xué)元件和成像裝置獲取外部環(huán)境圖象信息的儀器，通常用圖象分辨率來描述視覺傳感器的功能。它的精度不僅與分辨率息息相關(guān)，還與被測物體的WD、FOV有關(guān)。WD、FOV大，成像精度低；反之，成像精度高。
目前成像主要分為3D視覺傳感技術(shù)和智能視覺傳感技術(shù)兩大板塊。其間，在當(dāng)時(shí)的視覺體系中，3D立體成像成為研究熱門，無需佩帶立體眼鏡就能看到立體圖畫成為視覺體系的開展方向。而現(xiàn)在所謂的3D電影和游戲并非整整的3D印象，這是因?yàn)榕恼针娪皶r(shí)運(yùn)用的是單鏡頭攝像機(jī)，制造游戲運(yùn)用的是3D軟件技能，因而，從制造到顯現(xiàn)都是平面的。3D圖象信息的獲取都是根據(jù)圖象傳感器獲取、量化圖象信息，這些圖象信息有直接獲取可見光的圖象，也有經(jīng)過檢測輻射、紅外線、超聲波等不同形式來獲取圖象信息。不同傳感器技能有不同的分辨率、精度和噪聲，我們可從圖象傳感器提取部分有用的信號進(jìn)行剖析使用。
而智能視覺傳感技能下的智能視覺傳感器也稱智能相機(jī)，是近年來機(jī)器視覺領(lǐng)域開展最快的一項(xiàng)新技能。智能相機(jī)是一個(gè)兼具圖畫采集、圖畫處理和信息傳遞功用的小型機(jī)器視覺體系，是一種嵌入式計(jì)算機(jī)視覺體系。它將圖畫傳感器、數(shù)字處理器、通訊模塊和其他外設(shè)集成到一個(gè)單一的相機(jī)內(nèi)，由于這種一體化的設(shè)計(jì)，降低了體系的復(fù)雜度，易學(xué)、易用、易維護(hù)、安裝便利，更加牢靠安穩(wěn)。同時(shí)體系尺度大大縮小，拓寬了視覺技能的使用領(lǐng)域。一般在車輛整體檢測和連接器檢測等關(guān)鍵性以及全方位檢測中使用較多。
因此，這項(xiàng)成果體現(xiàn)的視覺系統(tǒng)的成熟表現(xiàn)與落地應(yīng)用，很可能進(jìn)一步解決在農(nóng)業(yè)中面臨的更多問題，雖然國內(nèi)勞動力還未達(dá)到如此緊缺的地步，但是隨著人口紅利的逐漸消失，很大程度上也需要提早關(guān)注，提早布局。
