草莓采摘機器人能拯救加州的種植者嗎？

在圣瑪麗亞郊區(qū)的一片草莓地里，一隊機器人整個夏天都在采摘草莓。

每個機器人都由科羅拉多州一家名為 Tortuga AgTech 的公司制造，它們用堅固的輪子在高架床之間滾動，然后停在植物前。鉸接臂在樹葉之間操縱其傳感器陣列；機器視覺軟件會搜索傳感器數(shù)據(jù)以尋找成熟的漿果。

大多數(shù)加州草莓植物在整個季節(jié)不斷發(fā)芽——綠色的小漿果與肥碩的紅色漿果并排，依偎在樹葉間。如果擋路的是未成熟的漿果，機器人會重新定位以獲得更好的角度。安裝在傳感器中間的一個抓捕器刺入以切割漿果的莖，然后小心翼翼地將其放入機器人底座隔間中等待的塑料翻蓋中。這個動作讓人想起鳥類狩獵，凝視和啄食昆蟲。

根據(jù) Tortuga 的說法，自從 5 月份進入這個領域以來，這些機器人采摘的漿果數(shù)量幾乎與人類采摘者一樣多，而且準確率達到了 95%。支付工作費用的種植者支持這一說法。

在加利福尼亞種植草莓變得越來越困難。一家機器人初創(chuàng)公司正在押注一場革命性的變革。

Tortuga 向種植者推銷的是一種訂閱模式，該模式向他們收取每盒由機器人采摘的草莓的固定成本，其費率與人類工人的工資相當。與人類不同的是，Tortuga 機器人不需要休息，不會生病，隨時準備工作，并且可以全天挑選，直到深夜。目前，人類工作人員仍然會在機器人之后進行定期清理拾取。

但 Tortuga 背后的團隊——以及加州價值 20 億美元草莓產(chǎn)業(yè)的一些長期專家——認為農(nóng)業(yè)機器人不僅僅是可以降低成本并提高種植者利潤的省力設備。他們將它們視為處于氣候變化、水權、勞工斗爭、土地使用和化學監(jiān)管交叉斷層線上的行業(yè)能夠適應和生存的唯一途徑。

在短期內，他認為該公司正在證明其機器人具有成本效益并滿足現(xiàn)有農(nóng)場的需求。有了這個證據(jù)，該計劃將向投資者尋求新的資金注入——該公司自 2016 年成立以來已經(jīng)籌集了 2800 萬美元——并“建造數(shù)千臺機器人”。

從長遠來看，他認為機器人勞動力供應是未來草莓產(chǎn)業(yè)不再是美國 90% 草莓種植的加利福尼亞海岸的代名詞的關鍵。

Tortuga 的機器人旨在從水培桌面上種植的植物中采摘草莓，而不是幾乎構成加州全部作物的地面草莓。Santa Maria 是一家名為 New Wave Berry 的合資企業(yè)的一部分，該合資企業(yè)由總部位于加拿大溫哥華的大型水果公司 Oppy 組建；Farmers Gate，一家投資公司；和紅狗管理。該合資企業(yè)已在該地區(qū)管理的 700 英畝土地中設立了 50 英畝的桌面作為試點項目，并以“Happy Berry 水培草莓”標簽在 Ocean Spray 品牌下營銷成果。

桌面系統(tǒng)通常受到塑料隧道的保護，在荷蘭和英國變得很流行，Tortuga 最初是在英國開始將其機器人推廣到該領域。使用非土壤基質——在圣瑪麗亞農(nóng)場的情況下，椰殼碎，稱為椰殼——以及隧道的保護讓種植者有更多的控制權，而凸起的桌面床可以防止地面害蟲，減少收獲的痛苦為工人。

Tortuga AgTech 機器人收集草莓

機器人收集在水培桌面上種植的草莓。（Al Seib / 時代）

桌面的較高成本使其在加利福尼亞州的田地中很少見，在沃森維爾、圣瑪麗亞和奧克斯納德的三個草莓中心占地超過 30,000 英畝。草莓已經(jīng)是該州種植的資本最密集的作物之一，而且由于勞動力相對便宜且一年中大部分時間草莓天氣理想，加州種植者并未感受到與歐洲同行相同的壓力。

但是，復雜的力量組合正在對該行業(yè)產(chǎn)生影響，使得桌面農(nóng)場和機器人收割機在加利福尼亞更加可行。最重要的轉變：草莓種植者所依賴的化學品監(jiān)管制度不斷變化。

草莓植物是一群病毒、真菌和線蟲的獵物，這些病毒、真菌和線蟲會傳播到泥土中，等待感染明年的漿果。如果沒有熏蒸劑將敵對生物轟炸出土壤，病原體負荷會隨著時間的推移而增加，隨后的作物就會枯萎和枯萎。

然而，熏蒸越來越受到監(jiān)管。溴甲烷曾是業(yè)界的寵兒，十多年前因其對臭氧層的影響而被禁止使用，并且還被確定為一種神經(jīng)毒素和呼吸道刺激物。氯化苦是一種最初用作化學武器的常見熏蒸劑，其使用越來越受到緩沖區(qū)的限制，緩沖區(qū)要求種植者在處理過的田地與道路、房屋和水體之間留出一定的距離。1,3-二氯丙烯，通常被稱為 Telone，是一種已知的致癌物質，在加利福尼亞受到嚴格的年度使用限制。

正如加州大學圣克魯斯分校教授朱莉·古斯曼在她 2019 年出版的“Wilted”一書中所概述的那樣，在對它們的使用進行審查的同時，熏蒸劑似乎在對抗近年來出現(xiàn)的草莓新舊威脅方面正在失去效力。熏蒸劑和加州草莓產(chǎn)業(yè)。

加利福尼亞州帕薩迪納 - 2020 年 1 月 28 日：Flippy 機器人于 2020 年 1 月 28 日在加利福尼亞州帕薩迪納的 Miso Robotics 展示了其操作油炸站的能力。（Gina Ferazzi/洛杉磯時報）

“人們普遍認為熏蒸劑在這個世界上并不長久，”Guthman 說。“它們是非常古老、令人討厭的化學物質。”

化學制度的轉變使桌面農(nóng)場更具吸引力，盡管安裝成本更高。與其每年試圖熏蒸潛伏在土壤中的危險，種植者可以扔掉去年的基質并投入新的一批。

桌面系統(tǒng)更好的人體工程學設計也使得招募經(jīng)驗豐富的收割工人變得更容易，否則他們可能會采摘生長在高大灌木叢中的黑莓或覆盆子。

平均而言，加州種植者每年向采摘草莓的工人支付每英畝超過 35,000 美元的工資。根據(jù)加州大學最近的 2021 年成本研究，這相當于每英畝草莓生產(chǎn)總成本的 40%，隨著新的州工資和加班法于 2022 年生效，這些數(shù)字可能會上升。

近年來，加州種植者在吸引收獲勞動力方面遇到了困難，通貨膨脹和勞動力市場緊張刺激了全州的工人要求更高的工資。一些種植者依賴根據(jù) H-2A 客工計劃引進的工人，該計劃確保了穩(wěn)定的勞動力，但也推高了成本，因為簽證條件要求雇主提供住房、食物和 2022 年 17.51 美元的最低工資。在種植者的大量支出中，機器人可靠性的提高以及隨著時間的推移變得更具成本效益的潛力是難以抗拒的。

桌面系統(tǒng)使 Tortuga 的草莓機器人能夠更容易地用機械臂采摘漿果，并保護機器人免受直接接觸元素的影響，從而使他們能夠進行交易。“我們希望加速采用桌面和受控環(huán)境種植，并幫助這些農(nóng)場取得成功，”亞當森說。“機器人幫助這些農(nóng)場提高經(jīng)濟效率，并騰出更多資金投入設置。”

管理圣瑪麗亞農(nóng)場的公司 Red Dog 的副總裁兼總經(jīng)理 Ryan Harrison 認為，桌面和機器人收割是該行業(yè)即將發(fā)生的更戲劇性轉變的關鍵組成部分，這可能會使加利福尼亞州失去其作為草莓王。

他預測，在未來幾十年，隨著平均氣溫上升、干旱持續(xù)時間延長、用水受到更多限制以及開發(fā)推動土地價格上漲并將緩沖區(qū)進一步擴展到農(nóng)田，該州的三個主要種植區(qū)將不再適合戶外種植。

他預測，在三大草莓產(chǎn)區(qū)中，圣瑪麗亞可能堅持的時間最長，氣候溫和，水權穩(wěn)定，距離主要城市中心更遠。哈里森說：“在底特律、芝加哥或新澤西等地，一切都可能進入溫室或室內之前，圣瑪麗亞將成為加利福尼亞最后的種植區(qū)之一。” “看著水晶球，那將是 20 年、30 年后。”

但加州目前的主導地位依賴于數(shù)以萬計的熟練采摘工人。在美國主要大都市郊區(qū)的室內或隧道下種植草莓需要新的勞動力來匹配。

這就是機器人發(fā)揮作用的地方。“一旦你開發(fā)了一個可以在任何地方種植的系統(tǒng)，你就不會關心土壤，你不會太在意氣候，并且它在其他地區(qū)使用相同的機器人以非常相似的方式工作，你可以做所有事情這很酷的東西，” Tortuga 的另一位聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席技術官 Tim Brackbill 說。

“可持續(xù)性是一個很好的詞，但它變得越來越勢在必行，”亞當森說。“我們必須能夠以更具彈性和適應性的方式種植糧食，因為美國西部的大火不會停止，水不會突然回來。”

然而，在水晶球之外，加利福尼亞仍有數(shù)十億顆草莓生長，在機器人、水培、分布式草莓系統(tǒng)生根之前需要克服許多障礙。

加州大學圣克魯斯縣合作推廣部主任兼漿果專家馬克·博爾達同意加州草莓面臨許多挑戰(zhàn)——但對機器人采摘的桌面農(nóng)場的經(jīng)濟效益或該州的產(chǎn)業(yè)持懷疑態(tài)度要去任何地方。

Bolda 說，到目前為止，桌面的采用是有限的，盡管他已經(jīng)看到了實驗。他說，隨著新的熏蒸劑制度，“它變得越來越不確定，我們開始看到更多的疾病，因此大公司正試圖提高他們在桌面方面的能力，但不是大規(guī)模的。”

當他與人合著了 UC 對草莓的最新成本研究時，他研究了一種水培系統(tǒng)，該系統(tǒng)生長在地下塑料內襯的犁溝中，而不是更昂貴的桌面，并發(fā)現(xiàn)經(jīng)濟學是“一場災難”。在一個平均領域，每年每英畝的成本加起來高達 45,000 美元，不包括收獲勞動力。在水培系統(tǒng)中，同樣的成本增加了一倍多，達到 100,000 美元以上。

Red Dog 的哈里森拒絕分享詳細的成本信息，但表示雖然他們的桌面種植每英畝的成本高于傳統(tǒng)田地的成本，但桌面的更高產(chǎn)量使經(jīng)濟學發(fā)揮了作用。“我們生產(chǎn)的草莓多得多，”哈里森說——每英畝草莓多出 50%——“每單位生產(chǎn)的成本實際上更低。”

“我有一些種植者告訴我，成本比他在研究中檢查的水培設置要低一點”，Bolda 說，并指出年輕的種植者，在他估計平均年齡為“ 60 歲左右，”更熱衷于嘗試新技術。“我已經(jīng)接受了一些我真正需要提升自己的游戲水平的年輕群體的教導”，并加入了桌面增長，Bolda 說，“但我的財務狀況令人不安。”

他承認，機器人驅動操作的隨處生長愿景“真的很有趣”，但懷疑加州草莓系統(tǒng)是否如此便攜。“如果有的話，我可以看到桌面和土壤的混合物”正在發(fā)展，Bolda 說，但他認為，由于氣候和行業(yè)集中，加利福尼亞海岸的常規(guī)土田將持續(xù)存在，因為更細致和有針對性的土壤害蟲管理取代了舊的熏蒸系統(tǒng)。

在圣瑪麗亞試驗場，托爾圖加的機器人艦隊已經(jīng)出現(xiàn)了改進的跡象。哈里森表示，該公司計劃將其在 Red Dog 的商業(yè)試驗延長至明年，并擴大其種植面積。

具有諷刺意味的是，現(xiàn)在托爾圖加最大的瓶頸之一是人力。“如果機器人出現(xiàn)問題，我們可能需要四個小時來修復它，但其中一半時間只是在等待有人解決它，”亞當森說。一個潛在的解決方案：將收獲工人重新培訓為機器人操作員和機械師。圣瑪麗亞的一名采摘工已經(jīng)在接受這樣的培訓。

收獲工人安東尼奧克魯茲采摘草莓

機器人通過后，安東尼奧·克魯茲 (Antonio Cruz) 收集草莓。“我確實認為最優(yōu)秀的人類將能夠在這些判斷驅動的任務中勝過機器人，”Tortuga 首席執(zhí)行官 Eric Adamson 說。（Al Seib / 時代）

當人類學習在機器人上工作時，機器人正在學習更像人類一樣工作。Adamson 說，盛夏的軟件更新使他們的揀貨速度翻了一番。“我們基本上和慢人一樣快，但質量真的很高，我們認為我們可以越來越快，”他說。Tortuga 的創(chuàng)始人預計他們的機器人將在不久的將來與人類的產(chǎn)出相媲美，通過以更慢的速度工作更長的時間，并在“一兩年內”達到人類的揀選速度。

“我確實認為我們會達到相當好的人類速度，盡管我確實認為最優(yōu)秀的人類將能夠在這些判斷驅動的任務中勝過機器人，”亞當森補充道。“不過沒關系。它不必比每個人都好，它只需要比足夠多的人更好。”