棉花是美國種植的最有價值的農作物之一，收穫價值為每年約70億美元。它在 17 個州的新月形地區種植從維吉尼亞州到加利福尼亞州並用於幾乎所有類型的服裝以及醫療用品和室內裝潢等家居用品。

棉花生長在稱為棉鈴的堅硬纖維外殼內。種植後約 100 天，棉鈴成熟並裂開，露出裡面數千根蓬鬆的白色纖維。每個棉鈴含有 20 至 40 顆種子，種子上附著纖維，這就是為什麼棉花植物的果實被稱為籽棉。

手工採摘棉花，有些地方仍在這樣做主要生產國，是一項細緻的工作。工人必須彎腰才能夠到棉桃，而且可能會傷到手。植物堅硬、乾燥的部分。為了收穫籽棉，他們必須抓住並扭轉它，將其與棉鈴分開，而不留下纖維。

從 1930 年代開始，美國棉農從體力勞動轉向大型、重型收割機。現在，該行業正在進入一個有望更加高效和精確的新階段。

我是工程師並擁有近20年的研究經驗從事農業機械工作。我目前的重點是農業機器人和自動化。在我攻讀博士學位期間我在密西西比州立大學的計畫中工作過亞歷克斯托馬森，誰領導農業與生物工程系和農業自治研究所，開發一個機器人棉花收割機採摘棉花時對產品及其生長土壤的損害較小。

為什麼要使用機器人技術？

棉農出於經濟、環境和農業原因希望有更好的收割選擇。傳統的機械收割機最長可達 14 英尺，重量超過 30 噸。它們可以有效地去除棉花，不會損壞植物，但也會造成問題。

問題之一是纖維暴露時間過長。棉鈴並非同時成熟；田地中第一個開放的棉桃可能需要等待長達 50 天的時間才能採摘，直到周圍更多的棉桃成熟。

另一個挑戰是收割機在翻滾時會壓實土壤。這使得水和肥料更難滲透到植物根部。每台機器的成本約為 100 萬美元，但每年僅使用兩到三個月。

機器人技術是農民已經在其他作物上使用的潛在解決方案，例如水果和蔬菜。收割機器人使用攝影機和感測器來檢測農作物何時可以採摘，並可以在不損壞植物的情況下將它們移除。

對於棉花，機器人技術可以更有針對性地採摘準備收穫的棉鈴。它透過在棉鈴開放後立即採摘籽棉來生產品質更好的棉纖維，而不將其暴露在天氣下。機器人以籽棉為目標，避免接觸植物的其他部分。

有了機器人採摘，棉農不需要使用去葉劑在收穫前去除植物的葉子，這是現在的常見做法。小型、靈活的機器人在土壤上移動時不會壓縮土壤，因此有助於保持土壤健康。

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