告訴種植者澆水機器人正在路上

每個后院的園丁都知道告訴何時澆水有多困難。將其乘以幾十或幾百英畝，就很容易看到種植者在保持作物健康，明智地管理水資源方面面臨的挑戰。

為了準確確定需水量，種植者手動摘下植物中的單個葉片，將其放在壓力室中，然后施加氣壓以查看何時開始從葉片中滲出水。這種測試非常耗時，這意味著種植者每天只能到達一個田地的許多區域，并且無法按需要頻繁地進行測試以準確確定最佳灌溉計劃模式。

來自加州大學河濱分校和加州大學默塞德分校的一組研究人員已通過美國國家科學基金會的“國家機器人計劃”獲得了美國農業部超過100萬美元的撥款，以應對這些挑戰。加州大學河濱分校的電氣和計算機工程系助理教授Konstantinos Karydis和Amit K. Roy-Chowdhury教授。負責這項工作的UC Merced由計算機科學教授Stefano Carpin代表。和環境工程學教授Joshua Viers。

作為該項目的一部分，該小組正在開發一個機器人壓力室，該壓力室可以自動采樣葉片并立即在現場對其進行測試以提供最新數據。該系統甚至可以在一段時間內收集大范圍數據，而不僅僅是提供快照。

經常更新的數據可以幫助種植者更好地計劃灌溉計劃以節約用水，優化負責確定和分析鉛水勢的農作物專家的時間和精力，并有助于減少食品生產鏈中的某些成本。

當前的測量技術涉及收集葉片樣品并將其運輸到異地位置，在此測試人員可以使用非常精確，昂貴的壓力室。或使用手持壓力室在田間采樣和分析葉片樣品。

“在第一類中，葉片樣本可能會混合在一起，從而無法將其追溯到其來源的特定區域，” Karydis說。“此外，葉片的特性可能會隨時間的流逝而變化。進行采樣和分析，從而可能產生誤導性的結果。”

野外手持式儀器的精度可能較低，但是可以使用同一棵植物的不同葉片多次進行測試。這種方法是費時費力的，必須由經過專門培訓的人員進行。

Carpin已經與UC Davis和UC Berkeley的同事合作創建了機器人輔助的精確灌溉輸送系統(RAPID)，該系統沿著一排農作物行進，根據傳感器數據調整灌溉流量，從而準確地告訴機器人每種植物的需求。

該項目將使用與RAPID中相同的移動基地機器人，但將為其配備由UC Riverside的研究人員設計的定制機器人葉片采樣器和壓力室，并將其與可進行實地勘測并將其導向的無人機配對興趣范圍。

卡平說：“利用這一過程，種植者可以整天調查植物，即使是在大田地也是如此。”

這個為期四年的項目將為研究生以及本科生提供夏季研究機會。該項目分為四個階段：會議廳的開發;開發機器視覺，以便機器人可以“看到”來自葉莖的水;在空中和地面上協調多個機器人;和評估。

研究人員計劃在2021年春季之前制造出第一套自動壓力室原型，并評估其性能并在2021年春季和夏季在受控環境中改進設計，他們希望在2022年冬季之前完成安裝，以便他們可以開始受控的現場測試。

卡平說：“我們必須迅速采取行動，因為如果我們錯過了生長期的高峰期，那么我們就必須再等九個月。” “我們希望能夠在明年夏天開始測試，并在每個夏天進行測試，并且我們需要能夠最大化測試。”

研究人員在他們的建議中寫道，在設計完所有組件之后，這些設計和代碼將成為開源的，并且在項目過程中收集的所有數據將提供給科學界。

該項目是在UC Merced信息技術研究中心(CITRIS)負責人Carpin和Viers與地區農民討論種植杏仁和葡萄的挑戰之后進行的。卡里迪斯(Karydis)和羅伊·喬杜里(Roy-Chowdhury)一直聽到里弗賽德(Riverside)地區的柑橘和鱷梨種植者面臨同樣的挑戰，因此四人結成了伙伴。

Carpin說：“加利福尼亞農業在可擴展性方面提出了挑戰。” “但這是一次激動人心的合作，因為我們將開發一個可以在不同農作物上工作的系統。”