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用于自动除草农业机器人的最新进展
发布时间:
2024-12-07
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杂草是农业中遇到的主要问题之一,因为它们与农作物争夺养分和水,还会吸引昆虫和害虫,从而阻碍农作物的产量。此外,由于季节性劳动力短缺需要使用机器实现农业任务的自动化。因此随着农业机器人技术的进步,人们开始尝试生产自动机器,以便高效完成除草任务。其中一些机器正在使用除草剂实施化学除草法。这些机器面临的挑战是有针对性地输送除草剂,以便将化学品对环境的影响降至最低。然而环境问题促使除草机器人舍弃除草剂的使用,越来越多地使用机械除草工具甚至基于激光的设备。在这种情况下,挑战在于有效工具的开发和应用。本文回顾了过去十年除草机器人领域取得的进展。确定了这一时期的趋势,并突出了当前最先进的作品。最后,本文研究了当前技术解决方案仍然缺乏的领域,并对未来的方向提出了建议。
除草机器人分为化学除草和非化学除草方法两类,化学除草机器人根据任务和作物环境,多在作物行间直线行走,传感器主要采用视觉技术进行杂草和作物识别与定位,以精准施药。非化学除草机器人如K-Weedbot通过视觉模块提取稻田幼苗特征点导航;Cowbot利用RTK、IMU和摄像头等传感器融合进行在线覆盖规划,优化路径;还有机器人通过视觉检测水稻幼苗进行导航修正。传感器主要采用视觉进行杂草检测,通过跟踪航点、执行基于视觉的杂草识别以及使用喷洒和机械工具进行有针对性的处理来导航。
图1 每类出版物的论文数量
表1基于化学药品的除草机器人的方法
图2 喷洒除草机器人和喷洒装置示例 喷洒除草机器人和喷洒装置示例:(a)棉田定向喷洒,(b)Asterix 机器人,(c)Flourish 系统的除草控制单元
表2 非化学除草机器人导航问题研究综述
表3 传感是非化学除草机器人的研究重点
表4 研究论文的总结,其中使用的除草工具是主要焦点
表5 调查环境影响的研究摘要
图3 使用机械工具的除草机器人:(a)行内机器人除草[51],(b)使用remotefarming的BoniRob平台App
表6 多机器人方法概述
图4 商用除草机器人的例子。(a)生态机器人AVO;(b) Farming GT;(c)激光除草机
图5 每个国家的出版物数量
图6 每个地域的出版物分配
图7 每年的出版物数量
Lytridis C.; Pachidis T. 2024. Recent Advances in Agricultural Robots for Automated Weeding. AgriEngineering, 6, 3279-3296.
编辑
王三十
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