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农业机械插秧机使种植更加美丽

稻米移植仪

随着粮食自给率的下降、农民人口的减少和劳动力的老龄化,日本农业正面临着一系列挑战。久保田一直与农民密切合作,通过研究和开发农业机械来寻找这些问题的解决方案。自动化插秧被认为是一项特别的挑战,但久保田推出了Agri Robo插秧机,这是世界上第一台无需操作人员就能自动插秧的机器。该机继承了日本稻作“美丽播种”的传统,同时提供了“专家全程播种”,省力省力。久保田认为,农业机器人水稻插秧机的发展是智能农业的又一进步,他的目标是进一步改进其技术。

改变日本水稻种植方式

由于出生率低,人口老龄化的劳动力下降已成为日本的主要社会问题,而农业也不例外。稻米移植工作特别困难,因为它必须在短时间内进行,以确保水稻植物的均匀生长。幼苗还必须通过大量的人运输和补充,许多农场都面临劳动力短缺。随着老年农民离开专业和新工人的数量减少,每个职业农民往往往来往来往来的百分比迅速增加,导致工作量增加。长期以来一直是对水稻移植自动化的需求,因为它需要特殊的技能,并且对于初学者来说非常困难,并且一旦完成种植,就无法完成。为了回应这些电话,Kubota开始开发一种自动稻米移植师,使任何人能够精美,轻松地植入,这将有助于节省努力和劳动力。

  • 3 - 4按年龄分的核心农场工人人口(日本)

从鸟瞰视野看田野

在水稻插秧机等方面,久保田致力于广泛的农业机械的开发。我们的产品以世代相传的技术为基础,不断引进新技术,促进农业机械化。久保田的成长可以追溯日本的农业历史,这使我们在短短两年的发展时间里,克服了无数的步骤,实现了插秧机的自动化操作。

自动化机械能实现“美丽种植”吗?为了减轻农民们一直以来都要处理的移植工作的负担,并实现符合日本传统的种植美丽,以年轻的工程师为主要成员的一个团队将重塑未来。每个人都被分配了任务,以开发最终能够满足所有需求的设计,包括开发实现自动化操作的系统,操纵机器通过耕地的转向技术,以及在没有人类驾驶员的情况下操作的安全保障。

如果种苗间隔均匀,不重叠,水稻就会均匀生长,不会浪费。此外,美丽的种植是日本水稻种植的传统,有经验的农民所实现的美丽种植不能简单地通过自动插秧机来复制。必须增加多种功能,包括直线种植,障碍物检测,生成野外地图和种植路线。

久保田的农业机械开发方法是通过三个步骤实现的,即无需人类驾驶就能自动操作。该行业第一台自动插秧机的研制,标志着第二步的完成。在这一步骤中,除了在自动驾驶过程中转向外,我们还发现了一些问题,并采取了一些措施,以确保即使没有驾驶员在车上也能安全驾驶。这样就建立了可以自动种植美丽水稻的技术。久保田将这种从田地的一角到另一角均匀种植幼苗的功能命名为“专家全面种植”。这使得任何人都可以像一个有经验的农民一样轻松地种植美丽的幼苗。

  • kubota的自动/无人农业机械的路线图

实现“专家全田种植”的关键是改变对耕地的观察视角,从横向到纵向。到目前为止,人们在种植一块土地时,总是从人的角度来看待它,从他们面前的广阔的土地——也就是说,从侧面——从土地入口的对面依次种植。另一方面,Agri Robo水稻插秧机从鸟瞰图上捕捉整个农田。它将大脑设计合理路线的能力与GPS定位数据结合起来,以确定有效的种植顺序。

当人们操作插秧机时,有两个过程:往返种植和外缘种植。以为外围种植留出空间的方式重复往返种植,然后执行后者以完成任务。在手工种植的时候,可能会出现树苗相互重叠,或者留下多余的空间,导致种植的视觉效果不佳。然而,Agri Robo水稻插秧机产生了一条与人类不同的路线。除了上面的两个过程,它增加了第三个:内周种植。与人工种植不同,这条路线调整行距,从而没有多余的空间,它甚至考虑到理想的幼苗供应和进出点位置。

  • 手工种植vs.农业机器人种植

手工往返种植应理想地从入口/出口点对角度开始,并在奇数行下完成以启动外周边种植。然而,取决于现场条件,可能需要在偶数行中进行往返种植,如上图所示。在这种情况下,该机器必须转换两次,如图的右上方所示,这可能会损坏场景并扰乱种植过程。

另一方面,Agri Robo水稻插秧机可以调整行距,这样就没有不必要的空间,创造了一条路径,使内部往返种植的行距尽可能均匀。这样可以将对战场的损害降到最低。根据田间条件的不同,可以用奇数行进行内部往返种植。这是用“无种植过程”算法解决的。

当使用奇数行内部往返种植完成时,最终的过程是这样一种方法:机器经过一行而不种植任何东西,种植最后一行,然后回到它经过的路线。这种种植方法是全新的,不像以前的人工种植。通过鸟瞰整个农田,Agri Robo水稻插秧机能够想出这个合理的种植方案,这让工程师们都感到惊讶。

  • 农业机械插秧机内往返种植奇数行例子

追求从一个角落到另一个角落的种植绝美

要实现这种“专家级的全领域种植”需要面临许多挑战。这是因为耕地并不总是完美的正方形,但它们有不同的形状和大小。田埂和水闸也可能是不规则的部分,对笔直种植构成障碍。解决这些问题的三个主要关键是地图生成、控制和安全。

映射功能特别需要更先进的技术来准确地捕获场周边的大小和形状。该特征从通过GPS获得的位置信息中提取必要的点,并生成周边路由。简单地连接GPS点以几十厘米的间隔绘制,将产生曲折线。如果稻米移植器沿着这些线条自动操纵,则必须进行大的转向运动,导致它左右摇摆。这不仅会使转向不安全,还会扰乱种植。为了解决这个问题,我们最佳地处理了位置数据,使稻米移植器可以直线移动,我们优化了机器的设计,使底盘在没有摇曳的情况下平稳地移动,为美丽种植奠定了基础。

  • 水闸稻田中控制水流的闸门
  • 地图优化以直线连接GPS点(示例)

当路上有水闸或其他障碍物时,Agri Robo插秧机就会产生一条避开障碍物的路径,并在不重叠的情况下种植秧苗。在外缘种植过程中,为了避免障碍物,机器需要绕大的弯路,并假设这条绕道路线,留出种植区域供内缘种植,否则,如果不采取这些步骤,内缘种植区域就会重叠。这样可以防止在种植过程中不必要的树苗重叠。工程师们还专注于农业机器人的控制功能,包括障碍物检测和安全停止功能,当机器偏离自动种植区域时,安全停止功能会自动停止机器。这些功能结合了久保田多年来的控制技术和追求农民易于使用的精确创新,实现了Agri Robo水稻插秧机安全、美观的种植能力。

  • 避免障碍物和实际种植模式的映射

    为了在种植的同时避免障碍物(在本例中,黄色的杆子看起来像水渠),在种植内部周长(黄色虚线)时,留出两行不种植,然后在平滑的曲线上种植外部周长(粉色虚线)。

水稻插秧机使日本农业迈向下一阶段

在稻米移植手中实现了自动化操作,Kubota正在继续下一阶段的挑战。日本的耕地处于各种形状和尺寸,而且它们中的相当很复杂。我们的目标是推进水稻种植以适应任何类型的领域,种植既自动化又美观。实现此目标需要不断的试验和错误。日本是一个具有复杂地形的小国,其耕地是特殊的聪明才智。提供支持每个领域和每个人的系统将扩大农业范围。为了为未来铺平农业的方式,Kubota将继续推进其研究和发展,同时保留日本农业的传统。

“这款产品之所以成为可能,是因为年轻员工和他们灵活的思维方式。”

农场和工业机械研发单位农场和工业机械研发部
徐怀钰日本久保田公司

农场和工业机械研发单位农场和工业机械研发部
Megumi Suzukawa.

收割机与插秧机部插秧机工程部。
Ryosuke Nakase

随着农业机械自动化进程的加快,插秧机的自动化操作已经成为一项巨大的努力。面对这种新趋势,我们将久保田多年来的技术与新理念相结合,并将其应用到Agri Robo插秧机中,取得了成功。
这种灵活的思维方式是在我们的Waigaya讨论式培训项目中,来自各个部门的员工都可以自由参与,成员们面对面的交流使之成为可能。这个项目涉及到先进技术的使用和技术的组合,所以我们三人组成了一个核心的联合开发团队。
团队成员会提出令人眼花缭乱的想法,但我们会彻底讨论它们,这将有助于我们克服挑战。我们团队的激情和创造力是我们认为帮助我们实现了稻米移植仪的自动运行。我们于2020年10月推出了Agri Robo,我们认为这是新努力的起点。我们将继续我们的研发,使日本农业可以传递和恢复活力。

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全球案例研究(结合收割机和水稻移植仪)

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