人们常以为农业与新技术无关。这远非现实。实际上,几十年来,农业一直是采用新技术的先驱,包括电动机/电源,改良种子和农用化学技术,以提高生产力。但是,农业在很大程度上仍然是非自动化和非数字化的。这主要是由于迄今为止技术上的缺陷阻碍了自动化。但是,由于两项核心技术的飞跃,这种情况在很大程度上(但不是唯一)正在改变:(a)基于CNN的机器视觉和(b)自主移动性。

这些技术使全新的产品类别,新的耕作方法甚至新的商业模式成为可能。尽管当今此类技术的普及率正在逐渐下降,但IDTechEx Research评估认为,农业机器人和基于AI的机器视觉代表了农业机器和工具的自然发展。

自然,无论大小,许多公司都在积极寻求技术带来的新商业机会。本文探讨了最新的技术和发展趋势,尤其着重于评估各种公司和产品类别/类型的准备水平。本文内容摘自IDTechEx的最新研究报告“农业机器人,无人驾驶飞机和AI:2020-2040:技术,市场和参与者”,该报告对中国的所有技术,公司和市场进行了深入而全面的分析。农业机器人,无人机和AI。

本报告分析了所有新兴产品类型,包括采取针对工厂的精确动作的自主机器人,具有智能视觉功能的机器人机具,各种机器人新鲜水果收获机,高度自动化的自主拖拉机和大功率农用车辆,无人机,自动挤奶等。上。它提供基于面试的公司简介以及所有关键公司和创新者的分析。最后,该报告提供了短期和长期市场预测,并考虑了潜在的市场规模,包括面积/吨和价值,渗透率,机器人年度销售,累计车队规模,RaaS(机器人即服务)总收入预测等。 。预测涵盖了15种机器人类型和农业领域。

文章图片显示了各个公司和产品的技术准备水平。请注意,颜色编码表示机器人系统的类型。显然,许多公司和产品类别都处于系统子系统开发阶段,而有些公司已经达到9-10的技术准备水平。公司和产品在技术就绪范围内的分布情况表明该行业已经发展成熟,进一步接近市场就绪状态。

自主超精密机器人

首先让我们考虑那些蓝色的,即中小型超精密机器人。这些机器人通常是小型或中型的机器人,旨在自主导航并自动采取某些特定于工厂的超精确动作。基于CNN的机器视觉技术使机器人能够识别和定位单个植物。第一个应用是精确除草,有望节省化学药品,提高产量并减少土壤压实。将来,这项技术将使机器人能够分析每种植物的健康状况和生长状况。机器人可以根据各个工厂的需求采取针对特定地点的精确动作。最初,这些机器人主要针对行菜,但将来它们的任务将变得更加多样化,涵盖所有农场管理活动。它们通常是(但不总是)自主的,在许多情况下是电动的。前者可以实现成群的小型机器人。这些机器人在某些情况下以设备出售,在许多情况下以服务(RaaS)的形式提供

一些公司已经经历了多次产品迭代(请参见下面的图像面板)。实际上,有些公司的产品组合也有所扩大,例如将旧式和小型机器人定位为数据侦察员。通常,主要的产品开发趋势如下:(1)提高特定植物/杂草上算法的精度,召回率和速度;(2)简化数据收集,注释和算法训练的过程,以将机器人的适用性扩展到多个工厂;(3)使机器人更大,使其拥有更多的机载能量,以支持更长的操作时间和更重的负荷,并使其能够覆盖更多的公顷/天;(4)增强系统的坚固性,使它们可以在农业环境中运行,而无需专家干预或只需很少的干预。

在商业发展方面,重点是积累实际经验。这很关键,因为反馈使硬件设计得以发展和完善。此外,操作时间可以转化为更多数据,从而改善了算法。为了加速部署,许多公司都将其机器人作为服务提供,即使这意味着它们在今天仍然是亏损的业务。

要了解有关开发各种中小型超精密机器人的公司的更多信息,请访问“农业机器人,无人驾驶飞机和人工智能:2020-2040:技术,市场和参与者”。该报告提供了详细的技术分析。它提供了基于访谈的个人资料和各种公司的分析。它还包括按作物价值细分的详细市场预测。这些预测涵盖了年度机器人销售量,累计车队规模,可寻址市场,渗透率,RaaS级市场价值等。

智能机器人机具

接下来,让我们考虑一下智能的机器人牵引式农具。这些机具与当今常见的纯机械机具相去甚远。相反,它们包括许多相机和GPU。本质上,它们是车轮上的多个完整计算机视觉系统。像中小型超精密机器人一样,计算机视觉使机器人能够看到并采取精确的动作。

在过去的5-7年中,这项技术已经得到了发展。如下图所示。这里的目标市场是大型农场。因此,生产率至关重要。确实,从系统从其早期原型的演变中可以看出对更高生产率的追求。今天,最新版本可以以12英里/小时的速度行驶并以20帧/秒的速度处理图像,同时保持2英寸的分辨率。该系统可扩展为覆盖12行。

要了解有关开发智能机器人工具的公司的更多信息,请访问“农业机器人,无人驾驶飞机和AI:2020-2040:技术,市场和参与者”。该报告提供了详细的技术分析。它提供了基于访谈的个人资料和各种公司的分析。它还包括按作物价值细分的详细市场预测。这些预测涵盖了年度机器人销售量,累计车队规模,可寻址市场,渗透率,RaaS级市场价值等。

自主喷涂车

自主果园喷洒车已经在运行。它们带来许多好处:(1)能够在很早或很晚的时候喷洒,避免蒸发;(2)保持恒定的行程和喷雾速度以达到均匀性;(3)减轻人员压力/成本,减少因化学药品暴露而引起的法律索赔的风险;等等。有趣的是,这里的领先公司是已经提供果园喷洒服务的公司。因此,他们知道业务需求。仅凭RTK-GPS不能实现导航自主性,因为机器人需要在GPS贫乏/被拒绝的果园中导航,并区分实际路障和行驶路障。考虑到成熟程度和法律要求,在农场边缘,仍然有一个偏僻的操作员坐在皮卡车中。尽管如此,由于几乎没有先进的机器视觉技术,因此技术壁垒相对较低。这反映在他们先进的技术准备水平上。注意,由于这些车辆需要马力才能喷射化学药品,因此这些车辆是柴油驱动的。

高度自动化或自主拖拉机

得益于RTK-GPS,拖拉机早已从拖拉机制导和自动转向中受益。后者实际上是4级自治,因为拖拉机可以在没有人工干预的情况下沿着预定的GPS坐标自动驾驶户外。

5年级或全自动拖拉机也已经被证明了很多年。这里的技术壁垒很低。但是,从第4级升级到第5级所产生的额外费用目前无法证明额外的好处。这是因为,除非自动完成更多的任务,否则5级将无法实现许多新的可能性。

机器人新鲜水果收获

在过去的五年左右的时间里,已经组建了多家公司,以解决迄今尚未解决的自动采摘新鲜水果(苹果,草莓,葡萄,梨等)的难题。有些人决定在其系统中构建自主移动性。然而,大多数人决定只专注于主要的新鲜水果采摘任务。从下面的图像面板中可以看到,产品已经发生了巨大的变化,从基本的实验室原型到大规模的坚固型现场机器。

产品开发的方向如下:(1)改进算法,主要使用CNN技术来减少拣货时间;(2)扩展算法以识别更多水果,从而可以在整个日历年度内部署机器人;(3)设计新颖的末端执行器,以使果实柔和地采摘;(4)选择正确的性能成本平衡合适的机械手(关节vs三角);(5)增加武器数量以提高生产率;(6)加强农业环境体系;等等。

当然,并非所有公司或产品都处于相同的准备水平。尽管如此,大多数将遵循上述发展方向。此外,我们认为,有些公司做出了错误的技术选择,除非他们对选择做出深刻的重新思考,否则他们不会做出选择。

部署的机器人的总机队规模很小。甚至领先的产品仍处于先进的开发水平,希望在来年或明年获得一些销售。尽管如此,产品正在成熟。商业模式也各不相同,有的遵循RaaS,有的遵循设备销售模式。有趣的是,一些公司发现所声称的ROI并未叠加在其原始目标中。取而代之的是,他们将重心转移到了价值较低但技术上更简单的水果上。

这仍然是开始。在职人员(人)在性能和成本方面树立了具有挑战性的标准。然而,对自动化的需求是真实的并且正在增长。技术的可变性也得到了证明。将来,成本和性能差距只会缩小,最终会消失。

在农业领域,自动化已经在发挥着越来越大的作用。自动化挤奶已有25年的历史,其数十亿美元的市场正呈现出高年增长率。无人机是一种越来越普遍的工具。当前,遥控的消费或生产无人机被用于航空图像采集。许多公司正在并行提供数据分析,从简单的索引(例如NDVI)开始,然后发展到更复杂的分析。基于空中无人机的喷雾器也已经启动。但是,这些仍然是小众市场。IDTechEx的报告“农业机器人,无人驾驶飞机和人工智能:2020-2040:技术,市场和参与者”提供了两种应用程序的分析,包括技术分析,参与者概述和市场预测。