整理 | 王宇欣 藤子
來源 | wired
對於人類來說，摘櫻桃是一個費時費力，但簡單的事情。但對機器來說，並不是如此。
對於如何使用機器採摘櫻桃，華盛頓州立大學的研究員已經開發出演算法，來解決這個問題。首先，掃描櫻桃樹的枝幹，得到枝幹一個模糊的方位，確定抓住枝幹哪個部位能搖下更多的櫻桃——最高要達到 90%。
其次是搞清楚，機器人應該抓住哪裡搖晃枝幹。
目前，研究人員正在研究一種特殊的櫻桃樹，這種櫻桃樹會生長出被業界稱為 UFOs 的「直立主枝樹形」，一些傳統的叢生樹也許會將果實隱藏在樹幹的核心部位，而這種樹的枝幹呈水平彎曲，樹枝向上垂直生長。這種樹形適合手工摘取或者機械化勞作，但是這對演算法來說也是一個挑戰。
華盛頓州立大學農業機器人專家 Manoj Karkee 表示，「在許多不同的情況下，樹枝都被漿果和葉子遮住了。我們使用了一些數學模型根據水果群簇的方位以及一些可見的樹枝來估計它們的位置。」
「我們發現如果我們在大約 1/3 的高度開始搖晃樹木，能夠搖掉 70%- 80% 的櫻桃，」Karkee 表示。「剩下的櫻桃，我們在約 2/3 的高度再進行搖晃。」在 6 個或 7 個垂直的樹枝上重複這一動作，機器人大概能夠提取約 90% 的水果。不過這也說明，在研究人員提升機器的效率之前，仍然需要一個工作人員在機器人完成工作後繼續摘取剩餘的櫻桃。
此外，在 Karkee 的設想中，一臺機器應該有 6 個或者 8 個手臂，在果園中滾動前行，抓住樹幹，通過震動將櫻桃搖晃下來。而震動強度在 18 赫茲，持續時間為 5 秒，這是 Karkee 和他同事們發現的最佳組合。
毫無疑問，未來的農業將會愈發機器化，比如有一臺名為「萵苣機器（lettuceBot）」的機器在田野中滾動，發現萵苣並自動向它們噴水。但是，開發在室外工作的機器人是一個不小的任務。
「你可能會處理潮溼的情況，並且在崎嶇不平的道路上行駛。」開發出自動化室內養殖系統的 Iron Ox 公司聯合創始人兼 CEO Jon Binney 說。
Iron Ox 是矽谷一家初創公司，計劃將溫室農業實現機器人化。但是由於室內沒有拖拉機這樣的機械，因此在溫室中進行種植會是室外成本的兩倍。而且在傳統的室外農業中，作物一旦種下之後，就不會再去移動了，實際上也無法移動。
在 Iron Ox 打造的溫室方案中，則採用了一種特製的溶液栽培托盤，托盤中放有營養液。托盤上面是一個帶有很多洞的蓋子，植物就放在裡面。這樣的設計是為了方便定製的機器人，或者說是一個矩形的架子，可以來回滑動，移動托盤下放的支架，然後將其拖到溫室內不同的地方。隨著植物的不斷長大，就會被移到有更大空間的托盤中區。
而將植物在托盤間進行移植的則是機器手臂，機器手臂上裝有立體攝像頭，採用一個專門定製的工具抓著作物。手臂放在兩個不同網眼密度的托盤中間，攝像頭時刻注視著作物，將它們從一個托盤移到另外一個托盤。
此外，攝像頭還可以實時構建作物的 3D 影像，以便檢測作物的大小、形狀是否符合預期，以此對作物進行管理。而 Iron Ox 正在研發的機器學習演算法，也可以自動檢測生病的作物，在病害擴散之前將其移除。同樣，還可以移除發育不良的作物。
而採用溶液栽培技術，Iron Ox 聲稱，它比戶外農業節省了 90% 的水資源。
之前，在日本東京舉辦的國際機器人展覽會上，松下展覽了一款採摘蕃茄的機器人。這個機器人在軌道上執行，通過影像識別演算法識別蕃茄的位置、顏色和形狀，再分別出哪些蕃茄是成熟的。
據松下表示，這個機器人每分鐘能夠採摘 10 個蕃茄，雖然現在的速度比人類慢，但是機器人能夠持續不停地工作，不需要下班，也不需要請假或休假，總的來看，還是能夠提升人類效率的。
對於採摘機器人來說，除了機器人手臂的速度和準確率非常關鍵之外，最重要的是，機器人還不能對被採摘的物品造成傷害。為此，松下的這款蕃茄採摘機器人研發了相當長一段時間，而為了在採摘時不損害蕃茄，機器人採用了「特殊的終端效應器」。
說到機器人在採摘時不傷害被採摘物，下面出場的這個柔性機器人能夠「溫柔」地捻起一顆小樹莓。
這種新型機器人肌肉被稱為「液壓驅動的可自修復靜電致動器」，又名「hasel」。具體說來，這種致動器（即控制機器人移動的部分）就像人類肌肉一樣強壯而高效，而且能在每秒鐘進行更多次收縮。這種技術可以讓義肢運動更加自然；或者在長期造出柔軟而強壯的機器人，能在沒有一不小心把你幹掉的風險下幫你看家護院。
此外，這類致動器都有一個裝滿油的袋子，袋子一側由電極包圍。給電極加上電壓，電極間就會產生一個電場。實際上，這個柔性機器人是靠電力啟用的裝滿油的袋子的「機器人」肌肉。
在被電極啟用之後，它會變成甜甜圈的形狀。在這種情況下，在致動器的一部分施加電場，將液體推到所謂的未啟用區。通過從中間將油推到邊緣從而製造一個類似甜甜圈的圓環，致動器就會變厚。把這些致動器堆成兩組，每組代表一個「手指」，就能精妙地抓住一顆樹莓卻不把它擠爆。
不過，由於軟體機器人比傳統機器人脆弱得多，其設計者不得不擔心它們一旦被刺穿隨即失效（以及將油濺到地板上）的問題。因此，在其正式投入使用之前，軟體機器人需要具有自修復能力的皮膚。事實上，某些軟體機器人已經能做到了這一點。hasel 致動器的團隊正在努力讓 hasel 獲得相同的能力。