在過(guò)去的十年里，對(duì)農(nóng)業(yè)數(shù)字化的投資增加了十倍，到2026年，對(duì)該行業(yè)的資助將進(jìn)一步增加五倍農(nóng)業(yè)科技已經(jīng)像金融科技和人力資源科技一樣成為現(xiàn)實(shí)!風(fēng)險(xiǎn)管理是有效提高利潤(rùn)率和降低成本的關(guān)鍵工具--在農(nóng)業(yè)方面，數(shù)字化使之成為可能。

農(nóng)業(yè)是人類(lèi)活動(dòng)的一個(gè)知識(shí)密集型領(lǐng)域。農(nóng)業(yè)技術(shù)人員與復(fù)雜的生物、工程系統(tǒng)和設(shè)備打交道。這種復(fù)雜性使得很多現(xiàn)代數(shù)字技術(shù)受到追捧，例如。

●無(wú)人機(jī)和機(jī)器人

●物聯(lián)網(wǎng)

●地理信息系統(tǒng)

●虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)

●數(shù)據(jù)科學(xué)工具

●區(qū)塊鏈

●3D打印機(jī)

●計(jì)算機(jī)視覺(jué)

在這篇文章中了解更多關(guān)于無(wú)人機(jī)、機(jī)器人及其編程的信息。

無(wú)人機(jī)從何而來(lái)？

無(wú)人機(jī)開(kāi)發(fā)領(lǐng)域是最密集發(fā)展的領(lǐng)域之一。造成這種情況的因素有很多，但關(guān)鍵的是無(wú)人機(jī)可以大大降低運(yùn)營(yíng)成本。龐大的領(lǐng)土和執(zhí)行許多常規(guī)技術(shù)操作的需要使無(wú)人機(jī)成為理想的助手。

無(wú)人機(jī)與機(jī)器人有什么不同？

無(wú)人機(jī)一詞的起源在語(yǔ)言學(xué)家中仍是一個(gè)爭(zhēng)論不休的問(wèn)題。這個(gè)名字被認(rèn)為起源于1934年和1935年之交，當(dāng)時(shí)低空飛行的飛機(jī)發(fā)出嗡嗡聲，無(wú)法操縱或急劇加速，并發(fā)出獨(dú)特的單調(diào)的嗡嗡聲，就像無(wú)人機(jī)一樣。無(wú)人機(jī)，從英文來(lái)看，確切地說(shuō)是無(wú)人機(jī)。長(zhǎng)期以來(lái)，只有目標(biāo)無(wú)人機(jī)被稱(chēng)為無(wú)人機(jī)，但在20世紀(jì)50年代，特別是60年代，所有無(wú)人機(jī)，從巡航導(dǎo)彈到當(dāng)時(shí)的無(wú)人飛船，都以某種方式自我認(rèn)定為無(wú)人機(jī)。

什么是無(wú)人機(jī)？

這就是 ChatGPT 在人工智能的幫助下解釋什么是無(wú)人機(jī)的方式：

無(wú)人機(jī)（四軸飛行器）是一種無(wú)人駕駛飛行器，可以自動(dòng)或遠(yuǎn)程控制。它們用于各種應(yīng)用，包括攝影、視頻、航空攝影、航空掃描、現(xiàn)場(chǎng)評(píng)估、安全隱患檢測(cè)、實(shí)地研究等。

無(wú)人機(jī)分為：

●飛行——飛機(jī)、直升機(jī)和混合動(dòng)力型

●地面和地下——輪式、履帶式

●漂浮 - 水下，水面

●展示無(wú)人機(jī)和家用無(wú)人機(jī) - 用于娛樂(lè)和愛(ài)好

●組合 - 不同類(lèi)型的無(wú)人機(jī)相互組合

根據(jù)應(yīng)用方法，無(wú)人機(jī)可以是：

●單個(gè)無(wú)人機(jī)

●團(tuán)體無(wú)人機(jī)

●集群無(wú)人機(jī)

人工智能生成的圖像

飛行無(wú)人機(jī)分為三個(gè)主要亞種：

●飛機(jī)類(lèi)型，由于機(jī)翼能夠覆蓋很遠(yuǎn)的距離；

●直升機(jī)類(lèi)型，使用旋翼方案；

●混合動(dòng)力飛行無(wú)人機(jī)結(jié)合了飛機(jī)機(jī)翼和直升機(jī)旋翼，能夠切換到不同的操作模式。

無(wú)人機(jī)可用于農(nóng)業(yè)；

●干燥（收獲前植物組織脫水）

●噴灑農(nóng)藥、除草劑、殺蟲(chóng)劑等

●播種

●監(jiān)控設(shè)備、花園和田地的灌溉系統(tǒng)

●著陸條件分析

●監(jiān)控任務(wù)的執(zhí)行

●領(lǐng)土的保護(hù)

飛行無(wú)人機(jī)非常有效，但地面無(wú)人機(jī)比它們有一些不可否認(rèn)的優(yōu)勢(shì)。地面無(wú)人機(jī)的工作時(shí)間更長(zhǎng)，在某些任務(wù)中更經(jīng)濟(jì)、更準(zhǔn)確，而且用途更廣、更安全。除了空中監(jiān)視和遠(yuǎn)距離快速移動(dòng)外，它們幾乎可以執(zhí)行與飛行相同的所有操作。

另外，我想指出組合無(wú)人機(jī)進(jìn)一步發(fā)展的前景，組合無(wú)人機(jī)是比無(wú)人機(jī)更復(fù)雜的機(jī)器人。

機(jī)器人是一種執(zhí)行編程動(dòng)作的機(jī)構(gòu)。他借助傳感器、感應(yīng)器、麥克風(fēng)和攝像頭感知周?chē)氖澜?，并為特定任?wù)建立行為模型，還可以以某種方式影響物理世界。

農(nóng)業(yè)中的無(wú)人機(jī)和機(jī)器人

無(wú)人機(jī)和機(jī)器人如今在農(nóng)業(yè)中得到積極應(yīng)用。他們的任務(wù)各不相同：施肥、播種、用紫外線處理植物、監(jiān)測(cè)田地、放牧羊群。以下是一些“在田間”使用智能助手的例子：

●上岸狀況評(píng)估 無(wú)人機(jī)使用傳感器收集數(shù)據(jù)，然后對(duì)其進(jìn)行分析并向農(nóng)學(xué)家發(fā)出問(wèn)題信號(hào)。這種設(shè)備配備了一個(gè)機(jī)械臂，可以收集成熟的水果。如果在這樣的無(wú)人機(jī)后面拉一輛推車(chē)，那么它仍然可以運(yùn)來(lái)必要的藥品；

●除草除草機(jī)器人可以在田間待上一整天——最多八個(gè)小時(shí)。他們有計(jì)算機(jī)視覺(jué)和燃燒雜草的特殊激光。他們不僅進(jìn)行除草，還收集數(shù)據(jù)并將其發(fā)送進(jìn)行分析；

●基于衛(wèi)星和無(wú)人機(jī)圖像分析的害蟲(chóng)攻擊預(yù)測(cè)；

●苗木測(cè)繪觀察、人工林灌溉；

救援無(wú)人機(jī)：一些無(wú)人機(jī)尋找生病的動(dòng)物或植物，并向農(nóng)民發(fā)出問(wèn)題信號(hào)，從而使農(nóng)作物和牲畜免于疾病和滅絕。

在“數(shù)字花園”圖中的 RSHB播客中，Agrofly 初創(chuàng)公司的創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官 Sergey Terekhin 談到了如今俄羅斯農(nóng)民購(gòu)買(mǎi)無(wú)人機(jī)是否有利可圖，還是租用無(wú)人機(jī)更好。還有 - 如何使用飛行機(jī)器人。

無(wú)人機(jī)程序員做什么的？

設(shè)計(jì)工程師設(shè)計(jì)、制造并測(cè)試無(wú)人機(jī)。另一方面，程序員開(kāi)發(fā)軟件，沒(méi)有軟件飛機(jī)將無(wú)法執(zhí)行實(shí)際任務(wù)。大約 10 年前，無(wú)人機(jī)編程行業(yè)取得了重大進(jìn)展，當(dāng)時(shí)機(jī)器人操作系統(tǒng) (ROS) 開(kāi)源項(xiàng)目開(kāi)發(fā)了用于編譯機(jī)器人控制應(yīng)用程序的庫(kù)和工具。當(dāng)時(shí)項(xiàng)目的創(chuàng)建者根本沒(méi)有想過(guò)ROS的商業(yè)用途。ROS 現(xiàn)在被認(rèn)為是構(gòu)建機(jī)器人應(yīng)用程序的領(lǐng)先操作系統(tǒng)。該平臺(tái)為程序員提供了豐富的功能和工具、工作算法以及訪問(wèn)全球工程師和科學(xué)家生態(tài)系統(tǒng)的途徑。

機(jī)器人操作系統(tǒng)確保傳感器、3D 地圖、安全路線規(guī)劃器和 SLAM 的正確交互。軟件環(huán)境由一組相互交互的獨(dú)立節(jié)點(diǎn)（node）組成。主 ROS 節(jié)點(diǎn)是“主節(jié)點(diǎn)”。該模塊的主要功能是注冊(cè)其他應(yīng)用節(jié)點(diǎn)。這些節(jié)點(diǎn)中的每一個(gè)都是一個(gè) Linux 進(jìn)程。ROS 系統(tǒng)提供了一種在各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間同步和傳遞消息的機(jī)制。這些消息可以是傳感數(shù)據(jù)、點(diǎn)云、視頻幀、參數(shù)和控制命令。節(jié)點(diǎn)可以在不同的機(jī)器上運(yùn)行，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接口進(jìn)行通信。

按照ROS開(kāi)發(fā)者自己的說(shuō)法，設(shè)備編程不需要什么高超的技能，只需要具備嵌入式軟件和控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)即可。因此，對(duì)于那些已經(jīng)有編程經(jīng)驗(yàn)的人來(lái)說(shuō)，理解和開(kāi)始開(kāi)發(fā)無(wú)人機(jī)軟件會(huì)容易得多。

無(wú)人機(jī)程序員做什么？

●為無(wú)人機(jī)的控制和導(dǎo)航系統(tǒng)創(chuàng)建軟件

●開(kāi)發(fā)控制系統(tǒng)的循環(huán)圖

●模擬導(dǎo)航和飛行路徑

●創(chuàng)建檢測(cè)和繞過(guò)障礙物的系統(tǒng)

●制作空間地圖

●維護(hù)和維護(hù)無(wú)人機(jī)軟件

對(duì)無(wú)人機(jī)程序員的要求；

●精通C++或Python編程語(yǔ)言；

●使用 ROS 或 OpenCV 的經(jīng)驗(yàn)

●優(yōu)秀的技術(shù)英語(yǔ)知識(shí)；

●有為無(wú)人機(jī)或任何嵌入式軟件開(kāi)發(fā)算法的經(jīng)驗(yàn)。

程序員使用地圖幫助機(jī)器人和無(wú)人機(jī)在太空中導(dǎo)航。機(jī)器人的自主導(dǎo)航基于三個(gè)基本原則：

●建筑地圖 - 制圖；

●空間定位 - 本地化；

●路徑規(guī)劃；

繪圖的任務(wù)是回答機(jī)器人的問(wèn)題：“周?chē)目臻g是什么樣子的？”在映射期間，來(lái)自各種傳感器的數(shù)據(jù)被傳輸?shù)綑C(jī)器人。根據(jù)處理后的數(shù)據(jù)，構(gòu)建世界地圖。

定位的任務(wù)是回答機(jī)器人的問(wèn)題：“我在哪里？”在定位期間，機(jī)器人確定其相對(duì)于地圖的位置，地圖可能已經(jīng)為機(jī)器人所知或?qū)崟r(shí)生成。在先前已知的地圖上進(jìn)行定位時(shí)，無(wú)論機(jī)器人身在何處，都必須能夠確定其位置。

路徑規(guī)劃的任務(wù)是回答機(jī)器人的問(wèn)題：“我怎樣才能到達(dá)目標(biāo)點(diǎn)？”地圖上的目標(biāo)點(diǎn)可以由機(jī)器人操作員或機(jī)器人本身設(shè)置。機(jī)器人必須能夠獨(dú)立地在地圖上鋪設(shè)到目標(biāo)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡并到達(dá)。此外，運(yùn)動(dòng)軌跡必須是最佳且安全的。

機(jī)器人編程的基本方法

●SLAM（同步定位和映射）是機(jī)器人技術(shù)中最流行的同步定位和映射方法。建圖和定位之間有著密切的關(guān)系：在機(jī)器人周?chē)奈粗h(huán)境中，這兩個(gè)過(guò)程不能分開(kāi)。使用此方法時(shí)，機(jī)器人必須知道其確切的當(dāng)前位置才能構(gòu)建地圖。他需要一張好的地圖來(lái)確定他現(xiàn)在的位置。使用該方法的一個(gè)例子：操作員遠(yuǎn)程控制沒(méi)有準(zhǔn)備好的地圖的機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)，但使用傳感器實(shí)時(shí)構(gòu)建它并通過(guò)里程計(jì)和傳感器在空間中定位。

●主動(dòng)定位是一種主動(dòng)定位方法，它使用路徑規(guī)劃來(lái)引導(dǎo)機(jī)器人到地圖上的目標(biāo)點(diǎn)來(lái)細(xì)化其當(dāng)前位置（定位）。使用該方法的一個(gè)例子：機(jī)器人有一張準(zhǔn)備好的周?chē)臻g地圖，并自行移動(dòng)到目標(biāo)點(diǎn)（無(wú)需操作員自主）。同時(shí)，在移動(dòng)過(guò)程中，機(jī)器人可以通過(guò)地圖上的特定控制點(diǎn)，例如，為了固定位于墻壁上的特殊黑白標(biāo)記，其身體上安裝了攝像頭。通過(guò)分析以這種方式看到的每個(gè)標(biāo)記，機(jī)器人可以明確其在地圖上的位置。

●探索是一種探索方法，它假設(shè)機(jī)器人能夠確定其確切位置。該方法著重于機(jī)器人在未知環(huán)境中的高效運(yùn)動(dòng)，以實(shí)時(shí)構(gòu)建地圖。使用該方法的一個(gè)例子：機(jī)器人沒(méi)有準(zhǔn)備好的地圖，在沒(méi)有操作員參與的情況下獨(dú)立移動(dòng)。同時(shí)，機(jī)器人實(shí)時(shí)地為它移動(dòng)到一個(gè)未知的領(lǐng)域，不斷地構(gòu)建地圖并規(guī)劃它的路線。

●SPLAM（Simultaneous Planning, Localization and Mapping）是一種結(jié)合了定位、建圖和路徑規(guī)劃的方法。使用該方法的一個(gè)例子：機(jī)器人是自主的，沒(méi)有準(zhǔn)備好的地圖，幾乎沒(méi)有關(guān)于它周?chē)澜绲默F(xiàn)成信息。他實(shí)時(shí)獨(dú)立構(gòu)建地圖，在地圖上定位并計(jì)劃他的進(jìn)一步移動(dòng)。

硬件

飛行控制器負(fù)責(zé)無(wú)人機(jī)的飛行和電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)。通用平臺(tái)的一個(gè)示例是配備 ARM 處理器和 PX4 固件的 Pixhawk 板。固件代碼以特殊的“循環(huán)軟件”模式編譯，允許您在 PC 上進(jìn)行測(cè)試。

模擬

Gazebo軟件真實(shí)模擬器用于模擬無(wú)人機(jī)的操作并對(duì)軟件進(jìn)行評(píng)估。

虛擬環(huán)境中的基礎(chǔ)模型是虛擬機(jī)器羊多莉，作為對(duì) Gazebo 和 ROS2 的動(dòng)手介紹。多莉背著重物跟著你。該手推車(chē)配備兩個(gè)電動(dòng)輪子，使機(jī)器人能夠使用激光掃描儀操縱和檢測(cè)前方的物體。

資訊網(wǎng)

為了感知周?chē)默F(xiàn)實(shí)，機(jī)器人配備了各種傳感器，其操作也可以在 Gazebo 中建模：

●激光雷達(dá)

●深度相機(jī)

●激光/超聲波/紅外線測(cè)距儀

●接觸傳感器

●雷達(dá)

●加速度傳感器

●陀螺儀

●磁力計(jì)

●氣壓計(jì)

機(jī)器人和無(wú)人機(jī)程序員的前景如何？

軍事和工業(yè)部門(mén)、農(nóng)業(yè)、制圖、航空攝影、無(wú)人物流和其他領(lǐng)域都需要無(wú)人機(jī)軟件開(kāi)發(fā)人員。對(duì)這些職業(yè)的需求只會(huì)增長(zhǎng)。

程序員可以使用以下細(xì)分行業(yè)：

●資訊科技公司

●四軸飛行器和無(wú)人機(jī)的供應(yīng)商和制造商；

●國(guó)有企業(yè)

●機(jī)器人研究所

●執(zhí)法機(jī)構(gòu)（FSB、交通警察、FSO）

●軍事部門(mén)

●工業(yè)企業(yè)（建筑、采礦等）

●運(yùn)輸公司和送貨服務(wù)

●農(nóng)場(chǎng)和農(nóng)業(yè)公司