【柳子厚專欄】機器人如何幫助振興農村經濟

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在日本新潟縣的一片稻田裡，一個小型機器人踩著橘色的大輪子緩慢前行，在稻田邊緣的田埂上行駛，同時砍伐雜草。這款緊湊型機器的工作對於農作物的成功至關重要，並將農民從枯燥的任務中解救出來。發表在最新一期權威期刊《自然》(Nature)的<機器人如何幫助振興農村經濟>（How robots could help revive rural economies）指出透過除草，機器人可以幫助解決日本農業產量下降的問題。
創造一種愉快的農業體驗
雖然機器人已經被開發出來可以在農場完成從割草、播種到水果採摘的所有工作，但除草是更複雜的家務事之一，因為它涉及電腦視覺和切割。除草機器人 Akebono 可以使用感測器、GPS 和割草機式配件在稻田周圍自主或遠端控制操作。
「Akebono」在日語中的意思是“黎明”，是旨在重振日本最大稻米種植區的更廣泛項目的一部分。新潟縣迫切需要該項目，該縣政府的一項調查發現，到 2020 年，該地區的農民數量自 2005 年以來已經減少了 60%。
開發 Akebono 的新創公司 FieldWorks Co. Ltd. 成立於 2023 年 6 月，其總裁 Kai Yamagishi 表示，該公司有兩個目標。 「我們希望開發能夠幫助社會的機器人，」他說。 “我們希望利用我們在機器人技術方面的優勢來創造一種愉快的農業體驗，以幫助增加年輕的數位原住民農業的招募。”
機器人除草機
山岸在高中學習機器人技術，後來在長岡工業大學學習機器人。他參加過許多機器人比賽，包括亞太廣播聯盟（ABU）創辦的亞洲-大洋洲賽事ABU Robocon，由機器人完成定時任務。他擔任隊長七年，他的團隊是中國舉辦的 Robomaster 賽事一等獎得主之一。
在聽到他朋友的家人如何在日本夏季炎熱潮濕的環境下艱難地除草時，山岸和他的同事決定將他們的經驗應用於製造農場機器人。
他們的重點是能夠沿著稻田邊緣作業的機器人，那裡往往生長著相對較高的雜草。清除雜草還將減少昆蟲的棲息地，例如稻水象甲、臭蟲、黃二化螟和褐飛蝨，這些昆蟲會危害農作物，從而減少該縣大多數稻田對農藥的需求。山岸說，這可能有助於說服一些農民轉向有機方法。
去年該公司進行了廣泛的田間試驗時，稻農對機械助理反應正面。 FieldWorks 已經製造了大約 15 台 Akebono 原型機器人，可以遠端或自主控制。完成硬體開發後，團隊現在正在完成軟體。
山岸樂觀地認為，他的 Akebono 機器人不僅能幫助稻農，還能幫助種植蘆筍和其他蔬菜的農民。 “我們的團隊有 30 人。我們快速、敏捷，並且擁有尖端技術，」他說。 “對我們來說最重要的是永不放棄。”
FieldWorks 開發的機器人是長岡工業大學領導的更廣泛計畫的一部分。 KOME-DOKORO COI-NEXT 由日本科學技術振興機構資助，涉及 40 多家教育機構、地方政府、私人公司、銀行和農業合作社。其目的不僅是阻止米價下跌、人口老化、勞動力枯竭和產業衰退的惡性循環，也是透過創新在新潟地區創造不斷增長的循環生物經濟。該計畫的領導者設想，農業系統將在十年內實現盈利，對年輕人有吸引力，能夠跨行業共同創造，並導致新行業的創建。
機器人“鴨子”
長岡工業大學工程系助理教授瀧本裕哉表示：“人們從新潟流向東京等大城市，因此沒有年輕人在稻田里工作。” “為了吸引年輕農民，我們需要使用除草機器人和監測稻田的系統來提高他們的工作效率。”
在擔任 FieldWorks 的顧問期間，瀧本的團隊正在開發自己的自主機器人，暫時命名為 Aigamo，以有機農民釋放到稻田中吃雜草的一種鴨子的名字命名。它有可能在兩三個小時內清除稻田中的雜草，這對農民來說意義重大。
和鴨子一樣，Aigamo 可以在稻田裡除草，穿過稻田之間 30 公分寬的小巷。為了進行導航，它配備了攝影機、雷射雷達系統和高精度即時運動處理，增強了其全球導航衛星系統定位技術。機器人的另一個特點是它的輪子，其設計目的是在稻田土壤中提供牽引力，而有機農場的土壤尤其柔軟。
由六人組成的長岡團隊目前正在新潟周圍部署機器人進行試驗。他們希望設計一台機器來在同一行的植物之間除草，這是一項涉及電腦視覺和人工智慧的挑戰性任務。其他平台的其他可能功能包括監測小動物在稻田內和周圍造成的孔洞，以及攪拌稻田土壤以使其充氧，從而減少甲烷排放。這些平台將允許農民遠端監控他們的田地。
該機器人在上市之前需要進行的另一項改進是提高其電池的容量，目前電池的續航時間僅為三個小時。 Takimoto 表示，這將使總成本從 3,000 美元降至約 1,000 美元，這個價格範圍對勤奮的農民和大米分銷商來說將是一個福音。
「我認為新潟的米又漂亮又美味，」他補充道。 “我們希望這個項目能夠支持日本以及美國、英國和歐洲等地的大米銷售。”