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農業自動化機械國際產業概況與應用

2019/08/21 @國際

農業自動化機械國際產業概況與應用

  農業的自動化行駛技術正穩定日益發展。日本政府為推動超省力與高品質生產智慧化農業,利用自動化機器人技術與ITC資通訊等高科技先進技術應用於各種示範實驗,其研發成果目前也大幅展現。
  本篇就曳引機與收割機等主要農業自動化機械,綜整國際間重要農機械企業之開發趨勢:

(一) 久保田(日本)
  久保田農機早在2016年即已推出可直線行駛的插秧機,以及可自動轉向的曳引機,並於2017年推出可在人工監控下的自動化行駛曳引機。
  由於近年來大量投入農業自動化機械研發,成果豐碩於2018年推出了裝置GPS功能的新型曳引機、插秧機、收割機,並開發了可在人工監視下自動化行駛的收割機與插秧機。同時進一步開發了高自動化控制系統與可於外內部農場行駛的自動化機械。
  目前所開發新型的農業機械,可在農場內外操作員監視下,大幅進行自動化耕作、整地、施肥等農作業,比現有機型具備更強的100馬力功能。預計2019年開始販售。
  此外,新型的田植機(8排)與收割機(自動脫殼6排),可由人工操作下自動插秧與收割等新功能。分別預計2020年與2019年開始販售。
  上述三種最新機型,改變了過去傳統運作模式,除了更加符合市場需求,藉由產品功能性不斷創新研發,逐步實現智慧農業。

(二) Yanmar(日本)
  Yanmar所推出的無人行駛的「全自動曳引機」和高功能「自動曳引機」從2018年10月後依序發行。此機種可藉由平板操作下,讓兩台曳引機在無人行駛的狀態下相互併行,同時利用紅外線與超音波技術的感測器與安全啟動器計算出距離。
  插秧機的部分,Yanmar所推出的自動插秧機「YR8D」,採用是誤差指數幾公分內的即時動態定位系統RTK-GNSS,具備高精密度的自動行走與旋轉功能。有關田間外部行駛的部分,可自動計算出農作業所行駛路徑,只要按下開始按紐即可啟動。除此,也可透過平板輕鬆操作與設定各種功能。
  此外,YT系列的自動曳引機,擁有預設行駛路徑高功能,同時可以操作方向盤(轉向)、作業機的升降、前進、後退、停止等功能,甚至可同時操作有人駕駛與無人駕駛共同行駛。

(三) 井關農機(日本)
  井關農機所開發新型插秧機可接收GPS,單憑控制桿即可直行行駛外,還可透過超音波感測器與電極感測器進行土壤測試,目前正進行可自動偵測施肥量的自動化插秧機之研發。
  2018年12月開始,井關農機開始對外販售應用全球導航系統(Global Navigation Satellite System, GNSS)之自動化曳引機「TJV655R」操作儀版。除此,還搭配「ISEKI DREAM PILOT」自動控制桿與「ISEKI SENSING TECHNOLOGY」感測技術,以及「ISEKI AGRIMANAGEMENT SYSTEM」農業經營管理系統,可在人工監視下自動化無人遠距操作。此外,還可透過GNSS的智慧天線模組立即測出現在所在位置,並利用陀螺儀感測器因農業機械傾斜所引起的定位誤差,以實現高精密自動行駛作業。
  曳引機方面,最新研發具備有攝像頭、超音波雷射與紅外線感測器等功能,可用於探測障礙物與勘查地形。除了能夠在平板電腦上執行操作、路徑模式、路線設定之外,還可以使用遙控器,以遠距模式啟動或停止自動駕駛。

(四) 三菱農機(日本)
  三菱農機總部位於日本島根縣,目前推出低成本旋轉輔助裝置「SMARTEYEDRIVE」農業機械。此裝置堪稱農業機械中的ADAS(先進駕駛輔助系統),利用單眼攝像頭、影像處理,將從所拍攝的圖像判斷農機械在直行與追隨時,行進方向是否偏移,並發出訊號至轉向裝置發出指令。
  此外,此機型無須利用GPS等衛星通訊系統,即可精準度達到5cm以內,此項系統也可以後續再進行安裝。
  除了上述機型以外,目前還在其他研發新機型,於2018年8月在北海道帶廣市國際農業機械展展出。

(五) Deere & Company(美國)
  Deere & Company為全球最大的農機製造商。針對自動轉向操作系統早期就已著手進行開發,再加上2017年收購了美國「Blue River Technology」公司後,吸取了GPS、AI人工智慧與圖像分析技術經驗後,加快了自動行駛技術之開發。
  另外,Deere & Company公司所開發的自動轉向操作系統,針對水稻、農耕作物、戶外蔬菜等作物種植,不管運用曳引機、收割機、插秧機、自動行駛青貯機等農業機械,皆可達到高精密行駛。除此,在作業期間無須自行操作方向盤,可減少疲勞作業,提升作業效率與注意力之利處,並可藉由精準定位系統,完成所有作業,避免農地突出處不必要的來回運轉。
  此外,未來針對小麥、豆類和甜菜等相關作物,將這系列機種擴大應用於犁地、防病蟲害、施肥、播種與採收等農作業。

(六) New Holland(美國)
  New Holland是CNH Global(英國)的旗下子公司,為 Dear&Company主要競爭者,於2018年8月北海道帶廣市舉辦的國際農業機械展展示新開發的自動行駛農業機械技術-NHDrive。
  此項機型,前後配有兩個攝像頭,只須預先輸入地圖資訊,即可在農場的通道上自動行駛,並可自動操作農場作業。除此,亦可利用桌上型電腦或行動平板進行遠端操作與監視控制。

(七) Case IH(美國)
  Case IH是CNH 國際集團旗下子公司,2016年美國愛荷華州舉辦的農機設備貿易展中的「Farm・ Progress・Show」展示所研發的自動行駛農業機械。
  此項自動化控制技術由ASI共同開發,從播種、採割、施肥、種植等農作業皆可透過平板遠端操作。除此,可運用雷射與相機裝置,掌握周圍狀況,避免撞到障礙物之功能。

(八) Autonomous Tractor(美國)
  美國Autonomous Tractor Corporation在農機界如同「特斯拉」般的存在,其總部設於美國北達科他州,呈如公司名字所述,主要業務為自動行駛與引擎開發,以推行降低燃料費與延長使用壽命等性能為主。
  自2012年以來,持續開發具有自行操作系統的自動行駛曳引機,此機型目前除了利用雷射感測器,還可充分掌握周圍的情況與農機械位置,並達到2.5cm以下的誤差。至於傳遞指令部分,則利用機械一邊運轉一邊傳達作業範圍到機器系統。
  另外,Autonomous Tractor最新已公開發表無駕駛艙的自動行駛曳引機的概念模型「Spirit」,但由於尚未配有手動駕駛功能,現階段仍無法判斷是否可實際應用。未來將著重開發可安裝在其他製造商的自動行駛配件。

(九) Fendt(德國)
  Fentt為美國愛科集團的子公司,早期已開發一台有人行駛的曳引機後面追隨另一台自動無人行駛的曳引機-「Fendt Guide Connect」。此機型利用定位系統與無線連線將兩台綜整在一套系統裡,並透過RTK-GPS衛星精確定位精準掌握跟隨的距離和保持橫向的距離。

(十) Mahindra & Mahindra(印度)
  Mahindra&Mahindra為印度知名汽車製造商Mahindra企業集團旗下的農業機械品牌。於2017年發表了試開發的機型。 有關機械相關細節尚不清楚,但該公司從2018年開始階段性發表新機型訊息,期盼藉由汽車製造商的製造優勢拓展未來的農業機械市場。

(十一)其他
  其他尚有如有關自動行駛的高精準定位等相關支援系統之開發的NTT 數據服務公司與住友商事,以及應用自動行駛農機以提升農作業效率為主的legmin公司,以及支援農業機械運作的APP與自動方向操作器的農業資訊設計等各企業持續加入研發設計。
  除此尚有自動無人機導航系統(SoftBank技術),以及利用機載型高光譜遙測技術進行作物生長分析(日立系統)等無人機的技術和服務持續開發。藉由創新智慧化技術日益發展下,未來將遍及農業整體當中。

全球農業共同發展趨勢-智慧農業:推動農業自動行駛技術日益普及化
  雖然國外農業機械製造商自動駕駛技術資訊較難以取得,但農業機械自動化行駛技術,目前已經成為全球農業的共同發展趨勢。
  另外,相較於難以計數混亂的汽車的交通環境,農地的範圍較可衡量控制,整體環境易於農機無人操作行駛。因此,若藉由原先的汽車的製造商的技術開發應用於農業自動化是更為容易。此外,若能結合收割機與插秧機等兩種機型功能,也是未來農業機械可研發的方向。
  隨著智慧農業技術的日益高速發展下,藉由無人機、大數據、農業生產管理系統等自動化先進技術之應用,所帶來之效益將高度解決勞動力不足問題與提升農作業生產效率。

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