机器人在未来工厂:电缆厂商的机遇和挑战(机器人技术是农业的未来吗?)

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本文导读目录:

1、机器人在未来工厂:电缆厂商的机遇和挑战

2、机器人技术是农业的未来吗?

3、机器人种地,农民以后干活是不是可以更轻松了?

4、机器人种菜、除草、中耕是种什么样的情景

机器人在未来工厂:电缆厂商的机遇和挑战

机器人在未来工厂:电缆厂商的机遇和挑战

igus chainflex 高柔性机器人电缆CFROBOT8.052 是第一款经测试可用于扭转运动的CAT7总线电缆

现如今,没有工业机器人的生产配置是不可想象的,机器人的应用领域范围也在持续增加。但由于自动化工厂期望的是永久稳定的多轴运动,因此驱动机器人的电缆将面临极大的压力。这对于电缆和连接器厂商是个特殊的挑战。

根据工业行情预测,今年的工业机器人售出数量将超过25万台。这对于机器人厂家来说是一个巨大的全球市场。为了保证机器人的数据和动能供应没有任何中断,监控其中需要持续进行3D运动的电缆是很有必要的。

应用于机器人的电缆需要承受扭转应力,因此其结构和生产工艺与应用于直线往复运动的电缆完全不同。后者要求尽可能设计紧凑,屏蔽编织紧密,外护套高压挤压成型,如此“坚固”的结构可以保证电缆在拖链内的稳定运行。 

正相反,机器人电缆需要“应力补偿”元件,较为松散的编织结构,不同的可滑动模块和特殊的屏蔽设计,这些都是为了确保电缆可以在几百万次包含扭转的运行中功能稳定。这是因为用于机器人技术的电缆必须在其运行过程中进行完全且重复的角度变换。例如,绞合结构的节距需要随着扭转角度的变化而改变。

电缆专家igus为持续变换扭转应力的特殊应用所设计的电缆采用上述特别结构,如在芯线绞合结构之间添加滑动元件和可以吸收扭转应力的材料,以此抵消芯线在扭转过程中承受的力。同时,这类扭转应用对电缆的屏蔽层也有极高的要求。为了确保作用于屏蔽层上的力不会太大,在屏蔽层内外都增加了可以扭转的元件,这些元件可以保证屏蔽层能够在芯线绞合结构及外护套之间自由的相对移动。当然,屏蔽层本身也经过特殊编织角度设计,尤其是一些型号的屏蔽层为沿着扭转方向顺绞而成。

 这些“柔软”的结构使整根电缆有必要的自由运动能力,减少拉伸和压缩时产生的应力,并预防因导体的非预期断裂而导致的设备停机。Chainflex高柔性电缆家族“CFROBOT”由此诞生,这一系列的电缆可以用于扭转应用,扭转角度达到±180°/1m,并且igus可以对其提供最高36个月或1000万次双循环的质保承诺,以先到达的为准。

在2750 平米的igus测试实验室,电缆每年经受超过2亿次循环测试

最适宜的机器人电缆及三维拖链

基于50年在此领域的大量经验,igus所采用的电缆外护套材料与triflex R机器人拖链高度匹配,可以将磨损减少至最低。Triflex R中的TRCF系列是一款带3个腔的全封闭三维机器人拖链:这3个腔都可以独立打开和关闭。供能软管可以装填在任意一个腔体内,即可最大程度确保软管不发生破损,无论机器人运行到什么位置,整套动力供应都能保持稳定。

三维拖链中的机器人电缆和软管能够安全稳定运行的主要条件就是符合要求的最小弯曲半径,如果弯曲半径没有达到所需值,将产生成本密集型故障及停产的风险。igus triflex R的技术设计理念就是为了确保无论机器人工作到什么位置,triflex R三维拖链的弯曲半径一直保持在规定的最小值,其包裹环绕式的结构可以在运行弯曲半径小于最小值时停止更多的扭转运动。

电缆的外护套材料与triflex R 三维拖链之间的磨损已降至最小

并且,模块化设计的igus triflex R拖链使每节拖链链节的扭转角度限定在±10°以内。这些优势使得拖链内部的电缆在扭转过程受到的扭转力可以均匀地分布在整根电缆上。triflex R机器人供能系统定义的最小弯曲半径保障了机器人运行的稳定性,尤其是在有软管的应用和流动钻应用上。

不断测试带来了可预期的稳定性,同时减少成本

igus已经在高柔性运动电缆领域钻研了超过25年,“chainflex” 高柔性电缆系列在自动化及机器人技术领域屡屡建立新的标杆,已成为业内知名的高柔性电缆供应商。 

igus在德国科隆拥有一个2750m2 的超大测试实验室,专供拖链电缆测试。在实验室中,对CFROBOT系列电缆进行了数百万次的测试,在不同的测试设备上持续监测芯线电阻值,监控电缆情况。测试中最大的挑战是模拟每一种可能包含扭转的应用,以确定电缆在各类运动条件下的表现。

电缆在直线运动的拖链中的使用寿命相对来说更能预测,因为大部分的运行工况和参数是固定的,但机器人应用却复杂得多,尤其是机器人实际运行过程通常无法完全与初期计划设计相匹配。

因此对于电缆供应商来说,不断地测试是极其重要的,所有的测试结果都保存在igus的数据库中。这些资料加上长达数十年的工程塑料领域经验,使得公司能够为chainflex 高柔性电缆提供36个月的质保承诺,这将使机械工程设计变得可精准预测。

CFROBOT系列电缆的最大优势是针对机器人扭转应用而开发,包括100多种型号常备库存,用户无须再受制于昂贵且货期很长的特制电缆,而是可以在现有的chainflex高柔性电缆中选择适合自己设备的产品。

机器人技术是农业的未来吗?

机器人技术是农业的未来吗?

  ?虽然农业是一个非常传统的领域,但它也无法抵御科技进步的力量。如今,现代农业正处于一场技术革命之中。

由于室内农业的盈利能力日益增强、成本不断增加并且缺少劳动力,机器人技术正在迅速推动农业革命。最初,大型企业乐于使用科学技术来使员工的工作更加轻松:基于GPS的收割机、机器人辅助挤奶机等创新技术无疑提高了效率,但是这些机器仍需要人工操作。

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农业机器人可以提高产量,填补劳动力缺口。他们可以代替人们自主完成枯燥和重复的任务,可以使农民更加注重管理。总之,机器人技术在现代农业领域不论对生产者还是消费者都大有益处。一些最显著的好处是:

? 降低生产成本;

? 促进生产者和消费者之间的信息共享;

? 改善供应链;

? 提高劳动效率,降低成本;

? 减少食物浪费,提高产量;

? 增强财务的可持续性。

下面,我们将探讨机器人技术重新定义农业的五种方式。

一、室内/城市农业

农业已经不限于户外农场。现在,室内农场在全球范围内占地230万平方英尺,这一数字还在增长。总部位于纽约布鲁克林的Agrilyst(一家用 SaaS 和数据分析来改善室内农业的公司)预计,室内农业的扩张将达到2200万平方英尺,约505英亩土地——尽管这只是美国目前9亿英亩耕地的一小部分,但产量方面,室内农场比室外农场有更大的优势。

“首先,室内农场占用的空间更少,需要的人力资源也更少。另一个优势来自每英亩的平均产量——数据显示,室内种植番茄和绿叶蔬菜等作物的农场产量,是室外农场的10倍以上。”马萨诸塞州萨默维尔市的一家名为Root AI的新公司认为,它们可以大幅度提高产量。

这部分是通过优化LED进行光合作用的光谱、精确的养分施用和自动采集来实现的。虽然城市农业减少了运输粮食对环境的影响,但目前这些类型的作业会消耗大量电力,仅针对高价值农作物才有利可图。机器人效率的提高以及消费者对本地食品的持续需求可能会推动这些应用的普及。

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一个典型的例子是Root AI公司的机器人——Virgo(处女座)。它可以挑选像西红柿和草莓一样精致脆弱的农产品。这是来自哈佛大学和宾夕法尼亚大学的两位年轻的机器人企业家的创新,让机器人在不挤压西红柿、草莓或生菜的困难任务下进行工作。

Root AI的联合创始人兼首席执行官Josh Lessig在接受采访时表示,该技术在食品行业的应用非常广泛:“就像你会为了使一个精致的食物不受破坏,买一个灵巧的软夹持器,这个有助于你保持食品质量的机械设计,非常容易管理。”Virgo处女座机器人不仅擅长收割和采摘,当它在室内农场采摘西红柿时,它也会检查作物以评估它们的健康状况,并在需要的地方修剪藤蔓。它可以观察和处理成熟的果实,使机器人能够比人类更高效地连续种植作物。

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Root AI的手臂上有一个摄像头,可以近距离观察水果或蔬菜。机器人旁边的另一个摄像头收集彩色图像和三维深度信息,以提供观察植被的更大视角——该公司使用人工智能来检测植物中的任何不规则现象,并为图像贴上标签供人类审查。Root AI使用专有的视觉处理技术来测量水果的成熟度、大小和质量。

二、畜牧业

从生产者的角度来看,与种植业相比,畜牧业更加受益于机器人技术的使用。

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例如加拿大一家名为Cainthus的企业就应用“牛脸识别”结合算法,帮助农场主更好的发现奶牛的健康状况、发情状况等。在类似解决方案中,还可以通过传感器识别奶牛步态,帮助农场主识别出跛脚奶牛。

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三、农业无人机

装备有热成像和红外成像技术的无人机正日益自主地运行并传输数据。

与无人机相关的一些应用有:

作物监测;

土壤评估;

植物出苗和种群;

作物保护;

实时作物保险报告;

灌溉排水规划;

收割计划。

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更典型的案例,还有通过无人机获取农作物的各类图像,再通过智能分析发现影响农作物产量的异常现象,比如:杂草的入侵、农作物养分不足、天气灾害以及病虫害等。让农业生产者更及时准备应对方案。

当然,无人机技术不仅限于农业,它也是植物栽培、植物保护操作中最有用的技术之一。

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植保无人机便是精准施肥领域中已较为常见的一种应用,这一领域也已经有两家头部企业——大疆农业和极飞科技。大疆在2015年进入农业领域,采用低价策略收割了一批中小品牌的市场份额——2018年底推出的新款产品T16为31888元。而极飞科技在2019年年初推出的P系列基础款价格在5万元上下,据极飞科技提供数据,公司去年出货量预计约2万台,年营收可达10亿元。

极飞科技农业无人机的应用主要在图像采集和精准投放两个方向——前者有能搭载测绘和多光谱相机的极飞极侠;后者则有能够实现空中喷洒和播种的P系列植保无人机,其中P系列2019款植保无人机系统已支持多种全自助飞行作业模式,适用于平原、山地、丘陵、梯田等多种地形,能够完成针对大田、果园的喷洒任务。

四、商用割草机

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农业中使用的某些机器人技术植根于其他行业。例如,在炎热的天气里,自动割草机一直是房主们的梦想。

这项最早出现在家用自动吸尘器中的技术后来被搬到了户外。自动割草机使用传感器和GPS导航以准确和安全地完成需要长期体力劳动或机器操作员的任务。

割草机中使用的技术正在向工业化规模发展。随着收割机、种植机和化肥/农药喷洒机器人的体积越来越小,它们为小型高效农业作业再次成为常态奠定了基础,这将改变一个日益由大规模经营主导的行业。

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比少用90%除草剂的方式更好的只有根本不用除草剂——这意味着你可以贴上有机标签并把农作物售价翻一倍。旧金山初创公司FarmWise成立于2016年,迄今已获得2020万美元的投资,并开发出一款8000磅重的机器人,它可以不使用任何杀虫剂就清洁地除草。不仅仅是除草,该公司的机器人使用计算机视觉来感知每个工厂的各种信息。每天,他们的机器人可以为一个大约40万人口的中型城市除草。

五、区块链增强了可追溯性

区块链技术已应用于农业运营,以增强从农场到餐桌的可追溯性。由于食品健康安全事件层出不穷,人们对这种可追溯性的需求日益高涨。

区块链通过扫描条形码来映射数据并将其提供给价值链上的用户。通过对机器人进行分级和分类,这些条形码将自动应用并链接到整个价值链。

有关种子、农场位置、收割、储存、供应链和最终用户的数据提供了产品整个生命周期的详细描述。这些信息不仅为消费者提供了透明度以及产品从农场到餐桌的时间表,而且还降低了生产者的风险,提供了具有成本效益的供应链分析,以优化利润。

总结:

与发达国家相比,中国农业机器人起步较晚,但随着国家经济和科技的快速发展,以及农业自动化和城镇化进程的不断加快,国家加大了对农业机械化发展的扶持力度,比如政府方面发布了《农机装备发展行动方案(2016-2025)》等系列文件,要求利用农业机器人等农业机械的有效供给能力,提升现代农业生产水平,促进我国从农机制造大国向农机制造强国转变。

中国农业机器人已经迎来了良好发展期,农业领域的机器人技术将以快速的步伐开始变革。针对农业机器人应用场景的规模化、产业化探索也正在进行当中。到2050年,世界人口将达到100亿。世界的未来取决于用更少的资源养活更多人的能力,而机器人自动化是成功的关键。

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机器人种地,农民以后干活是不是可以更轻松了?

机器人种地,农民以后干活是不是可以更轻松了?

机器人毕竟还得需要人为操作,真正到了机器人种地的年代,农业模式就会颠覆了,到那个时代,农民就很少了,但是面临的问题是农民能做什么?现在一直再提农业改革,多少年一直在讲,又在讲城镇化,这就是两者之间的关系,土地承包最后30年,意味着最后30年,土地规划农业改革,会进入全面改革创新的时代,到这个时候全部是农场,企业和有实力在农业创业的人群所承包,农业的模式就改变了。农民是打工者,农场的服务者。中国的未来农业就类似于美国的农业一样,所以未来对农民来说是是一次抉择性转变。机器人种地对农民影响并不大,是农业改革将是农民一大挑战。

像农民一样种地需要学哪方面的知识?

像农民一样种地需要学那方面的知识?

像农民一样种地需要学哪方面的知识?

此题我有点蒙圈——不知题主指那些人要像农民一样种地?不过我还是谈谈只要去种地就需要有一定的基本知识,当然不仅仅是理论(书本)上的知识!用老农民的土话讲——看天看地种庄稼:这里面包括时令季节、气象学、土壤学、种子学、植物学、农业综合管理——土、肥、水、种、密、保、管、工(即农业的“八字宪法”)。简言之,种地看似简单,其实抛开“天灾人祸”的风险之外,从春生、夏长、秋收、冬藏的一系列生产过程中看,种地的确是一门大学问!所以种地的知识必须与生产实践、科学实验、经济效益、市场需求相结合并适应才有可能事半功倍,有所成就!当然政策和策略也是种地者必须要学习的前提条件!否则违法乱纪事可不是你能任性妄为的。

像农民一样种地需要学哪方面的知识?

标签: 农业机械学会

机器人种菜、除草、中耕是种什么样的情景

机器人种菜、除草、中耕是种什么样的情景

谁说程序猿只会写代码?当代的程序猿必须上得了厅堂下得了菜地,没有看错,是必须下得了菜地。都说程序猿是码农,硅谷的程序猿们真真切切当了把码农,只不过程序猿们把智慧浓缩在了机器人FarmBot身上。

日前,来自美国加州的工程师Rory Landon Aronson使用3D打印机开发出一款开源的数字化自动耕作机器Farmbot。 

Farmbot使用一个Arduino主控板和树莓派,工具头就可以精确地定位,并进行各种操作,如整地、播种、浇水、施肥、杂草控制和数据采集等。

据了解,该软件界面友好,应用目标涵盖食品生产的整个范围:从最小化耕作成本和提高精耕能力,到实际播种、选择性浇水和收获蔬菜等。

以下是FarmBot自动化耕作系统与传统的农耕技术相比的一些优势:

一台机器可种植多种作物;

能够实现浇水、喷洒、播种间距的最优化操作;

全自动化,可全天候运作,近乎无限可能的农场;

结合“大数据”采集和基于数据分析进行决策的“智能农业”;

能够最大效率地利用耕作空间;

可使庭院式耕作系统变为产业化操作 。

机器会自动装上3D打印的播种模块头。

吸一下,采集到种子。

下一步程序——播种。

标准化的洒水,一个萝卜一个坑。

想知道菜地长出来是什么样子么?

保证处女座都挑不出毛病。

Farmbot通过对当前3D打印机软件和硬件的巧妙修改把农业带到了下一个世纪。开发者Aronson希望能够建立一个在线设计社区,让大家自由共享Farmbot的软硬件开放源代码、数据和文档,并在此基础上进一步的开发,使每一个人都能创建和操作一个耕作设备。

如果只是机器人完成的这些,

也没什么牛掰的,

FarmBot是有一个APP的,

APP设计得像游戏界面一样,

颇有一种“植物大战僵尸”的感觉。

浇水、施肥等一系列程序,

全部由APP代劳。

突发情况需要多浇水,

APP可以搞定。

鸟儿来破坏菜地,

APP也可以搞定。

Aronson最早在2011年就产生了这个革命性的想法,当时他还在加州理工学院学习机械工程,正在学习一种选择性拔除杂草而不破坏其它植物的拖拉机。“看到这个设备,我的脑袋里突然有了个更好的想法,那就是FarmBot的雏形。”

像Farmbot这样的设备能够把每个阳台、每个庭院都变成全自动的小型农场,让每一个人都能自己生产粮食、蔬菜。如果真能普及,不仅可以彻底解决人类最根本的粮食问题,而且可能对人类社会的发展起到深远的影响。

标签:机器人   电缆   农业

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