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新聞櫥窗

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更新日期:2020-09-21
類       別:109訊息交流
發布單位:嘉義大學

另開新視窗,嘉義大學研發的甜椒栽培植保機器人原型,已展現病蟲害管理自動化能力,或點擊右鍵可預覽大圖

澆水、噴藥、除草、採收,嘉義大學「甜椒機器人」全搞定


文章日期:2020/8/17
文章出處:天下雜誌「微笑台灣」網站
文章內容:
  找不到農工,就派機器人務農吧!嘉義大學研發的「甜椒栽培植保機器人」,不僅能幫忙澆水,還能分辨病蟲害、精準施藥防治,減少農民直接接觸農藥的風險。這樣的農業想像,是嘉義大學校長艾群帶領校內生物機電工程、資訊管理、植物醫學、園藝系的老師,申請科技部「智慧科技於農業生產之應用計畫」,投入研發「甜椒栽培植保機器人」的目標。

影像判讀力強 精準施藥抗病蟲
  「台灣人口老化、少子化,農家人力超過8成,落在45~64歲、65歲以上的年齡層,年輕人力沒有真正進入農業,會產生缺工問題。雖然政府開放農業外勞,但我們認為智慧科技在進步,農業機器人是有可能解決農業缺工。」艾群強調。

  溫網室設施栽培彩色甜椒,經濟價值高,卻面臨20多種病蟲害的虎視眈眈。工作不會喊累的機器人,倒底能幫了甜椒農哪些忙?「每天一早,機器人會巡邏甜椒的設施農園,偵測到甜椒缺水,就自動澆水;葉子有病蟲害,就噴藥防治;園內長出雜草,就去除草;果實成熟了,就會採收。」艾群描述著甜椒機器人發展成熟後,具有多工處理澆水、噴藥、除草、採收的強大能耐。


  目前嘉大團隊研發的甜椒機器人,已經做到澆水、噴藥。同時,機器人辨識薊馬、蟎類蟲害的表現不錯,判讀率分別為83.5%、96.7%。

  場景轉到嘉大園藝系管理的彩色甜椒園,機器人自動駛入走道,準備打擊病蟲害。機器人上方的鏡頭,掃描甜椒的葉片、果實,將取得的影像圖檔傳輸到後台、擔任「機器人大腦」的專家系統,進行辨識分析;一旦系統發現某一片葉片缺水或有病蟲害,裝置清水與農藥輸液的六軸機械手臂,就會往前精準地朝著葉片的病灶,啟動噴頭進行澆水、噴藥,而且噴出的劑量不多也不少,剛好達到補充水份、去病除蟲的最佳效果。

  而在隔壁走道上,被特意植入病原、蟲卵的甜椒,則被三支鏡頭瞄準、全天候拍攝。嘉大團隊仍在收集甜椒生病染疫的影像,交由植醫所研究生判讀病蟲害、標記文字說明,建立資料正確的病蟲害辨識影像庫,持續為機器人進行機器學習、發展專家系統,提高病蟲害的辨識度。

  病蟲害會影響甜椒的結果率,通常農民在溫網室裡發現甜椒的病蟲害,並不知病害的輕重,「農民習慣全面性噴灑農藥,但往往用量過多,反而對健康產生危險。」艾群說,機器人自動偵測到病蟲害,會精準噴藥,不僅降低農民直接接觸農藥的風險,也減少環境污染。

建立專家系統 做大技術價值
  受到全球氣候變遷、國際糧價上漲等影響,各國意識到糧食安全的重要性,積極提出因應措施。農業大國積極開發機器人解決方案和精準農業技術,使得農業自動化、智能化大爆發,蔚為主流。

  艾群認為,農業機器人、精準農業技術的背後,都需要政府先成立農業大數據的智慧系統平台,把資料結構進行標準化,再從政府端、企業端收進數據,然後慢慢分析、形成資料庫後,接著建立知識管理、專家系統後,即可進行人工智慧的決策。例如日本整合政府與企業之力,在2019年發布農業資訊共享平台(WAGRI),藉由數據鏈結、共享、提供的效益,發展數位化、智慧化農業經營管理模式,提高糧食自給率、增加農產品進入國際市場的競爭力。

  「我們做甜椒(機器人)這個題目很困難,因為台灣之前沒有做甜椒的農業大數據。」艾群強調,嘉大從零開始建立甜椒病蟲害的大數據資料庫,為台灣踏出第一步,希望接下來帶動更多專家學者一起投入,政府也能投資打造農業大數據的基礎平台。

  機器人除了解決缺工、提高農業生產效率,更蘊含設備、技術的大商機。美國一家農業自動化新創公司Blue River,因為開發出影像辨認雜草的智慧型農藥噴霧機,被全世界最大農機企業John Deere以3.05億美元併購。

  「這個技術不難,但他們(Blue River)搶時間研發出來,把專家系統全部建立了,做好判斷作物與雜草的精準度,value(價值)就會很大。」艾群寄望嘉大的甜椒機器人,日後順利技轉給台灣廠商後,能促成台灣精密、機電產業聯手,搶攻農業機器人的全球市場大餅。(財團法人農業科技研究院/協力執行)

嘉大艾群校長
為了取得甜椒同一病癥的多視角影像,提供機器人深度學習,嘉義大學團隊打造取像平台,動用3支攝影鏡頭,一次取得3個視角的影像,節省2倍的取像時間
彩色甜椒具高經濟價值,但在生長過程會受到超過20種以上病蟲害的危害