2020-03-07 無人載具噴藥 省時精準降風險

無人載具噴藥 省時精準降風險
無人機噴灑農藥的情景近來成為台灣農村裡一道風景線,藉由無人機協助噴藥,所需要的人力較少,噴灑效率又較高,同時也降低農民直接接觸農藥的風險,無人機已逐漸成為農村新一代的生力軍。

【無人機噴灑農藥的情景近來成為台灣農村裡一道風景線,藉由無人機協助噴藥,所需要的人力較少,噴灑效率又較高,同時也降低農民直接接觸農藥的風險,無人機已逐漸成為農村新一代的生力軍。

 

目前應用在我國農業的無人機可概分為定翼機(Fixed Wing)、多旋翼(Multi-rotor)、單旋翼機(Single-rotor)及混合機(Hybrid)四種。無人機在不同場域執行飛行時,會面臨不同的特殊避障需求,也就是無人機需要與特定主體維持某個特殊距離與角度,以避免發生可能的碰撞。

 

例如為精準噴灑農藥及避免重覆噴灑等問題,無人機需穩定保持在農作物上一至二公尺距離,因此無人機避障系統的精進,亦是技術研發上的重點所在。現階段主要的無人機避障系統,包括超音波(Ultrasonic)、紅外線(Infrared, IR)、飛時測距(Time of Flight, ToF)及立體視覺(Stereo Vision)等。國際上無人機廠商多採用複合式避障系統,透過各項技術互補以達到最佳效果。

 

觀察去年底科技部辦理的「無人機於智慧農業應用研討會」及「未來科技展」中各計畫內容可知,國內學研單位正積極導入無人機改善農作物的種植與收成、協助農地果園的管理與經營,以及支援農村勞動人力與強度等。

 

就應用實例最多的無人機噴藥而言,現階段多以水稻田為主要防治對象,行政院農委會台南區農業改良場與成功大學、雲林科技大學所組成的計畫團隊專注打造適用於坡地果園的無人植保機,不僅可克服山坡的起伏外,更能適應山坡地氣流及地形風,以維持均勻的噴灑效果,並進一步建立荔枝椿象的防治技術。從計畫團隊的測試結果來看,在有效藥劑、路徑規劃和無人機三者相互配合下,相較於傳統人工噴藥方式,可減少約95%水量及至少50%時間,除節省人力成本,更能達成精準用藥來降低食安的風險。另外,農委會農業試驗所團隊以無人機搭配光學感測器進行農業區域的監控,其中高光譜與熱顯影感測器可即時獲得與監控田間資訊,更可結合歷史資料、其他環境資訊建立作物病蟲害的早期預警模式,掌握最適宜且效果最佳的噴藥時機。也可應用無人機拍攝的影像,評估小面積的農業災損區域,如水稻倒伏區的辨識,可減少勘災時間、人力,提升農業災損判賠效率,以縮短農民的復耕時程。

 

因果樹栽培技術的研究仍多仰賴人工方式,較少具有完整的果樹生長量化資訊。透過交通大學電機工程學系團隊的核心技術:輕量化蜂群無人載具、異質感測器整合、避障、群飛自動飛行控制、RTK精密定位系統與果樹3D立體建模技術等,發展出3D立體建模應用於果樹生長歷程的監控服務。透過非侵入式方式對單棵或多棵果樹進行長時間的3D建模與光譜偵測,未來可借助光譜來分辨果實甜度與水分,除協助農民篩選分級果實外,更可提供詳細的監測資訊以利栽培技術等相關研究的進行。

 

很多先進國家致力於農業的智慧化,美國國家食品與農業研究院(NIFA)提出以智慧系統協助21世紀糧食生產體系,包括以無人機、機器人及感測器等來測量作物及栽種環境從生長到收獲後的狀態,並結合大數據的管理與分析。

 

日本農林水產省2019年7月提出的智慧農業發展規劃中,定義「智慧農業」為「農業技術X先端技術」,先端技術包含無人機、穿戴式動力輔具與機器人耕耘機等,期望透過使用與分析感測數據,準確預測農作物的生長與病蟲害等狀態,使栽培技術更加細緻化進而產出高品質與高產量的農作物。

 

整體而言,我國學研界的研發方向與美日等國家的規劃重點契合,並努力嘗試提出科技解方來回應農藥使用的安全性、社會大眾對食安的關注度,以及荔枝椿象帶來的病蟲害威脅等在地化問題。期望學研單位的研發能量擬續推動我國農業的精準化,以打造出優質、安心與低風險的台灣農業4.0時代。