●技術簡介:
1.害蟲影像辨識與3D定位系統:系統模組化;
2.高效率雷射除蟲掃描系統:整體誤差±1mm,開發適用於無風及微風環境下;
3.經濟型坡地履帶車提升:自主開發之動力設計與動力學模型之車體控制;
4.田間無人車控制平台:於場域中精準絕對定位,並依據其地圖規劃無人車行進軌跡,並即時運算軌跡跟蹤及動態避障。
●技術之科學突破性:
為減少農藥對環境的傷害,提升農業生產效率,目前國際上農業機器人研發主要藉由AI和電腦視覺帶來的農藥精準噴灑技術來提高農作產量及農耕效率、以降低農藥使用劑量,但是精準噴藥施噴作物後仍會造成農藥累積於土壤之環境污染問題。本技術「果園雷射除蟲機器人」主要採取精準3D定位的人工智慧雷射除蟲技術,以奠定未來非化學/物理性防治技術的基石。
國際上也有智慧雷射於農業上的相關應用,如利用雷射光協助植物生長或透過雷射去局部除病菌或害蟲。2016年歐盟委員會(The European Commission)針對LIFE Laser Fence計畫資助了178萬美元,此為一個相當人性化的計畫,其目標是保護農場不受不期望的動物侵害以及取代有害的化學毒藥。希望三年內以三百萬歐元的預算達到免用殺鼠劑,減少作物一半的損失,以及引起化學品的負向效應及對歐洲環境影響。由英國利物浦約翰摩爾斯大學團隊研發出可偵測鳥類與其他小動物的自動化雷射驅離技術Agrilaser Autonomic,該技術在偵測到目標時會對準動物的方向發射雷射光,鳥類會把這種光當做是危險物,因此飛離這個區域。Agrilaser Autonomic技術不只可以偵測鳥類,LIFE Laser Fence的計畫目標是使用此技術偵測、驅趕所有的動物與昆蟲類。
在德國,農業重要的研究目標是發展永續農業,減少除草劑的使用並提高田間管理效率。波昂大學開發一套雷射光的除草系統,在車輛或拖拉機裝置攝影機,並建立圖資使其可精準辨認田間草相,自動識別出在各種農作物中不需要的野生雜草,以有針對性的方式,在經過電腦計算後,便以短脈衝雷射照射有害植物或雜草的葉子或莖桿上,導致其活力減弱甚至變得脆弱而生長受阻,最後死亡。而美國Ager Point公司研發雷射掃描技術應用在美國佛羅里達州的柳橙園,農夫只要將雷射掃描器(光達)架設在自己的卡車上,再開著卡車在農地中掃描,就可以知道果樹遮棚的密度和高度是否合宜、哪一區的果樹水分不足或遭受害蟲侵襲,接著再依此決定哪些果樹需要澆水、施肥或加強農藥量。這種先建立圖資再經由影像辨識判斷,之後啟動雷射進行防治工作的國外成功案例亦可作為計畫的遵循與參考資料。
●技術之產業應用性:
雷射自1960年發明以來,不論是應用在軍事上、工業上、醫療上、通訊上等皆有穩定且持續的發展;以雷射在協助農業上的發展亦愈來愈受到各國的重視。利用雷射光協助植物生長(如紅外光可協助開花,紫外光可協助種子發芽等)及防治病蟲害一直是雷射在未來農業上一個很重要的應用,不同植物需要不同的光源,而雷射具有可調控的光束能量的特點,可以用來局部去除病菌或害蟲對植物的污染與啃食,又不傷害到其他健康的部分;雷射亦可同步使用來檢測植物或水果的成熟度,未來再結合影像及人工智慧,即可無時無刻照料大面積的作物。
目前全球廣泛開發的田間除草機器人中,美國新創公司Carbon Robotics開發的雷射精準除草機器人應用AI雜草辨識和150 W CO2雷射,每50毫秒發射一次,準確度達3厘米,每天可除15-20公頃的雜草,其雷射除草機器人已完全商品化,在美國西部販售。德國波昂大學開發一套雷射光的除草系統,可自動識別出在各種農作物中不需要的野生雜草,以有精準方式將短脈衝雷射照射有害植物或雜草的葉子或莖桿上,導致雜草死亡。目前這項發明獲得德國EXIST種子基金,將發展成商業計畫。其它非化學/物理性田間蟲害防治上,西班牙的農業機器人新創公司Agrobot開發一款吸蟲機器人Bug Vacuum,利用自動導航和真空吸蟲方式對草莓草盲蝽屬害蟲進行防治,已在加州草莓園測試和市面上販售。
農用地面載具設計建置上,日本農機大廠久保田(Kubota) 2020年發表的下世代夢幻拖拉機「X」,完全電動化、智慧化和無人化,其輪子採可改變形狀的四組三角履帶,能依環境需要改變高度,輪內馬達也能改變履帶的轉動速率,縮小迴轉半徑,可在各種地形上進行自動駕駛。
本果園雷射除蟲機器人之害蟲影像辨識與3D定位系統,使用圖庫加以訓練,並搭配電動履帶車設計,將系統模組化運用於田間測試;高效率雷射除蟲掃描系統,第二代的設計整體誤差下降到1 mm為目標,並開發適用於無風及微風環境下可提升精確度之系統。
未來果園雷射除蟲機器人將以經濟型生產,成本約15萬元(雷射除蟲系統3萬元+無人自走平台4萬元+電動履帶車8萬元),售價預估約25萬元,亦可提供疏果功能的擴充,未來如能提供農民租賃或共享,將可省下農藥費和1/3的人工費用支出,總生產費用約可降低三成,且運用智慧光電農業機器人降低果園害蟲數及農藥汙染問題,達成以機器人雷射除蟲之農業價值創新應用目標。
線上展網址:
https://tievirtual.twtm.com.tw/iframe/622b4a9d-29bf-4e02-8f5f-9e369e50aed5?group=23bfb1fa-dd5b-4836-81a1-4a1809b1bae5&lang=tw
國立陽明交通大學(NYCU)於2021年由國立陽明大學與國立交通大學合併而成,位於新竹市。學校擁有強大的科技、工程、醫學及社會科學領域,並在資訊技術、生物醫學、人工智慧等領域具有卓越的研究實力。國立陽明交通大學致力於跨領域合作與創新,並培養具全球視野的專業人才,積極應對社會挑戰與推動科技發展,為學術界和產業界作出重要貢獻。
技術成熟度:雛型
展示目的:商機推廣、研發成果展示
流通方式:自行洽談
*服務單位
*姓名
*電話
*您參觀這項展品的主要目的?
*您是否希望進一步洽談
*您的職務類別
*展覽整體評價
*最喜歡的展區
*期待展覽著重的技術領域
*是否願意收到電子報/最新資訊
其他建議
敬請期待!