隨著氣候、產業環境、社會結構的快速變遷，各國積極嘗試運用科技技術扭轉當前農業所面臨的各項困境，因此也帶來龐大的潛在商機，依據市場調查公司MarketsandMarkets 2021所發表的智慧農業市場報告指出，當前智慧農業市場正以每年約10%的年增長率蓬勃發展，預計2026年將突破208億美元的市場規模，其中智慧農機更是重點發展項目之一，整合人工智慧(Artificial Intelligence, AI)技術與精密機械，將有機會以高效率的作業模式，代替現今農業仍仰賴人工為主的生產模式。本篇電子報介紹各國發展智慧農業機械的相關案例，期待透過各項案例分享，提供農業從業人員以及讀者參考與發想，帶領農業機械應用不斷創新。

蘋果採收不碰撞

目前國內外大部分蘋果採收作業，因受限於機械技術以及為了避免果實碰撞造成的損失，多數仍仰賴人力採摘，然預估的工資上漲與移動勞工減少可能導致5年內的勞力成本上漲70%，因此自動化收穫技術的發展成為蘋果產業的重要趨勢。

國外的新創創投收購了一項蘋果採收專利技術，並開發蘋果自動收穫機器人，透過蒐集大量的蘋果影像數據並導入AI機器視覺技術，透過機器人上搭載的攝影機與AI辨識模型，能夠從茂密的樹葉中針對果實進行成熟度的判釋，確認是否為適合採收的果實，並利用真空吸引技術進行採收作業，能夠確保採收時的速率以及避免損傷，目前正持續提高系統的揀選率以及作業效率，目標希望能夠採收每一個蘋果的速度由1.5秒縮短至1秒，並降低系統成本。

圖1：蘋果採收機器人
（資料來源：Abundant Robots）

雜草管理免下田，機器作業快又準

雜草管理是田間管理的重要工作，然而過去多採大規模施用除草劑的模式，來抑制雜草生長，然過度施用除草劑會導致土壤肥力的流失，並徒增藥劑成本的支出，因此發展精準施藥技術，成為各國農業科技大廠所追求的目標，而為了實現全自動化作業，則需整合AI影像處理技術以及現今蓬勃發展的自走車精密作業技術。

來自歐洲新創團隊所開發的Ecorobotix是一款使用太陽能電池的自走式雜草機器人，農民得以透過全球定位系統(Global Positioning System, GPS)導航與地理圖資的輔助預先規劃自動作業行走地圖，藉由機器人所搭載的多個攝影機，利用AI機器視覺技術，可針對雜草進行即時的檢測，並藉由超高精度的局部噴灑技術，以及導入實時動態精準定位技術(Real Time Kinematic, RTK)，協助達成極低誤差的精準施藥作業。同時為了避免在田區間可能發生的危險，這款機器人還導入雷達與超聲波感測系統，能夠檢測行駛作業中的障礙物以及入侵的人員，避免可能發生的工安事件。

田間自走車，農務更easy

而我國農業以小農為主體，且農地面積較為破碎畸零，為了克服先天條件上有著導入大型農機具不易的困境，陽明交通大學光電學院研究團隊，以蜜棗果園為研究場域，採用履帶車為載具，利用履帶車能夠適應不同田區坡度的特性，整合智慧光電(Intelligent Photonics)技術，打造3D雷射果園機器人，透過自走履帶車搭載的3D相機並應用視覺里程術(Visual Odometry)，進行作業路徑自動規劃以及躲避障礙物，並藉由害蟲辨識系統及深度相機雷射系統，自動判讀目標害蟲頭部3D定位，同時採用多重物件預測技術(Multiple Object Forecasting)，改善實際作業中可能造成的瞄準誤差，僅需0.1秒的雷射劑量便能使害蟲失去覓食能力，進而死亡以減少化學藥劑的使用。

另一方面因應農業勞動力高齡化，自走車成為能夠支援粗重農務工作的重要利器。高雄區農業改良場研究團隊開發了一款電動智能跟隨農地搬運機，透過農民身上所配戴的超頻寬感測器，能夠使搬運機自動跟隨農民的位置進行移動，其最大負重可達300公斤，可協助農民進行搬運肥料、果實等工作，且搬運機所搭載的光學雷達及超音波感測器，能夠避免田間碰撞顧及使用上的安全，同時這款搬運機採用電動馬達驅動，不會產生田間的廢氣排放與噪音，不僅省工、省力又環保，能夠減輕農民工作中的人力負擔以及解決缺工問題，目前可應用於平地果園及農地中，提升工作效率。

機器人現已廣泛應用於高科技、工業等生產線作業上，提供更為精密、更高效率的生產模式，而近年來隨著農業面臨了勞動力不足、環境變遷的嚴峻挑戰，以及科技技術不斷革新，過往高昂的設備成本，也因為產品化、規模化生產而大幅降低，帶動更多農業從業人員嘗試應用新科技，來面對農業接踵而來的各項挑戰。台灣農業的發展從傳統生產走向機械化，再從機械化邁向智慧化，除了有賴各項機械設施的開發外，更奠基於強大的資通訊產業實力，不斷創新研發各項農業科技技術，相信在透過整合資通訊技術、物聯網、機械設施等應用，能夠扭轉農業困境，打造科技農業新時代。

參考資料：