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全地形、全自主、免测绘,极目机器人的农业无人驾驶解决方案来了!

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机器人大讲堂 2021-05-05 14:26
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中国的农业领域会诞生多少巨头?中国的无人机领域又会诞生几家巨头?

聪明资本将目光开始对准了农业市场这块大蛋糕,而不只是无人机。

在农业领域,要实现复杂的地形和环境作业,无人机的本质不再是航拍,而是农业技术。

极目从不认为自己只是一家做农业无人机的企业。

极目官网这样介绍自己的业务:极目以双目视觉感知和AI自主控制为核心技术,研发和制造适用于户外复杂环境的智能机器人。

简单来说,就是通过视觉+AI实现的多地形无人驾驶。

王新宇从2016年从美国回国组建团队,并在苏州工业园区成立了苏州极目机器人科技有限公司,5年来,极目逐渐成长为一个人工智能算法和双目视觉技术的研发和应用解决方案提供商。

2021年4月27日,极目机器人完成数亿元C轮融资,融资由淡马锡、中信农业基金、食芯资本Bits x Bites领投,联合投资方包括巴斯夫、康地谷物公司、百果园、元禾控股、中方财团致道资本、崇山资本、永鑫方舟。本轮融资将主要用于加强研发投入和加速国内外市场布局。

农业部的统计数据显示,2020年无人机相关企业超过7000家,许多公司爆出的货款问题让风投资本犹豫不决。极目发展初期是怎么杀出重围?如今又凭借什么样的技术和选择获得了资本认可,从这么多家企业中脱颖而出?


▍独特解决方案扎根特殊场景

自主驾驶,天空是比高铁更容易实现的场景。

由于2015年在美国公司成立主要从事多传感器自动感知技术及自动驾驶系统开发与应用,最初是致力于 L3 及以上高级辅助安全驾驶技术的开发、应用与推广,2016年王新宇辞去在神州高铁的董事和副总经理职务后就决定开始推进自主化技术在植保无人机工程化的研究,定下的目标将自主化研发成果应用于农业服务、电力巡检和轨道交通领域,主要核心方向为农业植保无人机。

从初期致力于机器视觉领域的数据、技术和产品研发制造,到选择重点开拓农业无人机市场,短短一年多时间,极目就快速实现了成果转化,将自主驾驶、机器视觉等前沿技术在农业植保无人机上的应用。

做出了全自主的智能无人机,团队欣喜万分,正准备大力拓展农业市场,但实际发现当时的市场已经很难轻易进入,2017年,我国生产专业级无人机的公司就有300多家,其中有200多家是农业无人机生产厂家,生产各类农业无人机共178个品种,保有量超过5000架。海外市场已有雅马哈、PrecisionHawk、Agribotix、DroneDeploy等企业,中国本土也有大疆、极飞科技、汉和、全丰等市场玩家,价格往往是初期市场选择的关键,而早期市场价格的决定因素,又往往在于产量和资本。

靠着自主作业这一差异化技术以及创始人王新宇创业做的华兴致远足够优秀,2017年1月,极目拿到了复励投资和顺融资本投资的2500万的天使轮融资,3月,极目在河南确山研发基地,正式发布演示了全球首款全域主动感知植保无人机V1.0(E-A10)并开始尝试进行规划化测试,但发现农业市场的植保作业并不只是无人机就能完成,上下游产业链都没有太多配套,为了突进农业市场,极目又对植保作业需要的离心、弥雾喷洒系统进行了自主研发,由于自主化无人机的成果实在惊艳,2017年4月,极目宣布完成2600万A轮融资。

在2017年9月,农业部、财政部、民航局联合发文,将植保无人机纳入补贴试点范畴,极飞等农业植保无人机龙头企业开始脱颖而出,市场的混乱竞争进一步加剧。但极目的技术路线没有太多动摇,借助早期传感器和视觉技术的积累,2018年初,极目机器人开始尝试将三维机器视觉、自主驾驶和控制、AI图像识别、精准变量喷洒等前沿技术都应用在智能植保无人机和农机装备上。

在市场推进上,极目发现,当时大多数无人机厂商把市场都集中到了水稻小麦区,但在我国的18亿亩耕地里中优高等耕地主要集中在黑龙江、新疆、河北等北方省份,且只占了33.1%,更加广泛的农业植保作业需要低速、复杂环境下的无人驾驶植保机。相较于植保无人机在棉花、玉米等大田作物条件下易于普及,丘陵山地的经济作物场景下其渗透率微乎其微,存在坡度高、树高落差大等难题。

为了提升无人机的竞争力,极目因此开始将目光放在林果这类能在丘陵地带生长的经济作物上,极目也明确了自己有望在国内无人机百企大战中杀出来的独特场景:复杂地形农业无人机,为此在技术上,极目也开始研发常温弥雾机无人驾驶农机智能识别系统,并加大对丘陵山区的开拓。

当时市面的传统弥雾植保设备,大多需要通过燃料或电产生高温使药剂蒸发、裂化而形成雾滴,而高温过程改变了一些药的理化性质,不同程度地影响了药效,不能普遍适用于大多药剂和剂型,而极目自主研发的常温弥雾喷洒系统,实现喷洒雾滴粒径及流量的可控性,直接在常温下将药剂雾化成更小粒径的雾滴,不会改变药性和药效,且不会因高温对作物叶片表面造成灼伤或形成药害,普遍适用于市面上现有的全部药剂剂型,同时降低了打药成本,提高了打药效率,这些细节往往是保证防效的难点和关键。

2018年年中,极目宣布在全球首次实现了全视觉自主避障,刚完成不久的V2.0样机产品带有智能识别系统,可以规避田间固定甚至移动的障碍,无须人为干预或中断作业,就像给无人机安上了‘眼’和‘脑’,拥有120度的视角,轻轻松松就能进行‘弯道超车’。此外,极目机器人研发的植保无人机还能实现全自主起降飞行,一人多机,群飞作业;地块边界自动识别定位,无须提前测绘;仿地飞行,完成丘陵、山区等复杂地形的作物植保任务。这一系列技术优势在给这款全域感知无人机更高安全性的同时,也赋予了农药喷洒作业更高的效率。

2018年11月9日,极目宣布完成8000万B轮融资,投资方包括了“国家队”成员中信农业基金及国内领先的绿色科技产业投资机构天赋资本。当时极目宣布,该次B轮融资除了用于极目机器人持续推进植保无人机前沿科技探索、研究及资源整合,还将用于优化扩展业务规模及渠道优势。当时的极目机器人已获得全球发明专利8项以及实用新型11项。其中四大核心技术:在线校准技术、三维地图表象技术、实时并行处理技术、基于神经网络的立体视觉算法。

与毫米波雷达和超声波技术相比,双目视觉的优势在于它更致密,探测角度更宽,对无人机前方环境感知更完整。双目视觉技术当时在国内甚少有无人机企业涉足,极目将植保无人机技术升级为“智能”,并在极广泛农业应用场景中的产业化,这是极目在农业无人机大战中存活下来并快速发展的关键。

在植保无人机最初的普及阶段里,操作无人机的飞手相较于机器本身更为关键。随着这几年的行业演变,没有核心自主知识产权和研发能力的公司正逐步淘汰或面临转型,但极目却成功脱颖而出。


▍新的发展阶段

虽然最近完成的C轮融资距离B轮融资过去了2年多时间,看是漫长,但在这期间极目才真正完成了从初创企业到成熟发展的大幅迈步。

2018年12月12日,第33届黑龙江植保信息交流暨农药械交易会上,当时极目搭载常温弥雾喷洒系统的植保无人机极目E-A10M正式亮相。极目E-A10M这代产品已经能实现只需对果园边界进行标记,就可以在复杂地形下的果树完成全自主飞行植保作业,无须人工对果树(位置、高度、冠层直径)逐棵进行测绘、标记或借助费用高昂的测绘无人机进行测绘,极大地提高了经济作物(尤其是林果类作物)飞防植保的自主性和高效性。

极目E-A10M的以双目视觉为核心的三维环境感知系统具有前瞻性和智能判断能力,保障飞机在果林中遇到空地和大的空挡,不会盲目仿地下降,而遇到突兀的树枝又可以躲避,此外,还支持任意多边形田块的自动航线规划。至此,可以说极目和极飞以及大疆等企业走出了完全不同的技术和服务形式。

极目E-A10M配备的自主研发CCMS常温弥雾系统,支持20至250微米雾滴粒径宽幅调节,能适应不同作业需求,雾滴粒径双峰分布,尤其适合厚冠层作物。还能根据飞行速度进行实时动态流量匹配,自动均衡左右喷头流量,独立控制雾滴大小和喷洒流量,对不同黏稠度液体也能精准控制流量,同时适配多种喷头,5米喷幅,喷洒效果达到了5m/s。

2018年走完,极目在美国硅谷、苏州工业园区及武汉都设有了研发基地。美国技术研发中心主攻感知及自主飞行的智能控制模板技术;苏州研发基地致力于整机设计,地面站和差分基站等配套系统的开发及产品工程化;武汉软件研发中心负责地面手持端软件,后台控制及数据中心软件开发。

依托“极目技术”“极目数据”及“极目金融”三大平台,极目也在广州、河南、新疆设立分支机构,希望实现全国性市场布局。其中极目双目视觉感知是全球领先的、率先实现户外复杂环境规模化使用的核心技术,突破了四大技术难题:在线校准技术、三维地图表象技术、实时并行处理技术、基于神经网络的立体视觉算法。但因为整体解决方案的价格,极目也开始计划将全域感知无人机推广至电力巡检、轨道交通等更多领域以及向全球市场推广。

2019年,极目完成EA2020款植保无人机的量产, EA2020延续上一代智能飞行、精准喷洒优势,对载荷、便捷和维护进一步优化,实现全域智能高效作业。同时,极目将无人驾驶技术用于无人农机实现量产,经济作物与大田作物全面市场推进,同时开始打开国外市场。

为了强化在复杂环境的作业能力,到2020年,从技术方案上,极目成功解决了双目视觉在户外复杂环境下,实际应用过程中的"鬼影”、阳光干扰及眩光、高速图形识别运算、机器视觉实时校准等世界级的共性难题。极目的所有自主机器人都采用双目视觉三维感知技术,结合神经网络立体视觉算法、三维地图表象技术、实时并行处理技术和在线校准技术,自研搭建起自动标定系统及实时校准算法,解决了大规模量产的标定问题,实现了非结构、复杂环境中的双目视觉三维感知和无人驾驶技术的商业应用。

除此之外,极目机器人结合用户痛点进行深入调研,搭建起空中作业、空中监测、地面作业三大平台,涵盖多旋翼无人机感知控制平台(EAP)、低速户外环境无人车感知控制平台(EGP)、高精度图像检测平台(EPP)等多个细分产品,基本可实现在户外复杂动态环境下的全域感知、实时智能判断和自主作业。

其植保对象涵盖大多数的农田、果蔬作物,能对40种高附加值经济作物进行试验飞防,且可在海拔2000米以下、坡度小于70°、作业温度在0°C~40°C之间的平原、丘陵和山区地区实行作业,可有效推动全球丘陵山区植保机械化、智能化发展进程。产品当前已在海南、云南等地落地应用,并收到包括日本、印度、巴西、美国等在内的多国企业订单,带来的创收可占企业全部创收的90%左右。对于国外关心较多的数据隐私问题,国外销售的极目机器人的植保无人机在飞行过程中不进行地图测绘储存数据。

极目也在复杂地形的产品解决方案上不断提升,2021年,极目推出了E-A2021新款植保无人机,针对丘陵山地飞防难点痛点,新增了鹰眼系统、山地夜航模式、全球离线模式、飞行圈地、不规则航线规划、自动扫边、播撒模式等新功能,进一步强化视觉感知和安全的同时,通过人工智能算法,优化飞防路径规划和自主仿地避障,大幅提升飞防效率。

E-A2021无人机在起飞前、起飞中、起飞后可以拍摄三段录像,从而清晰地看到避障效果、可以用来对比植保效果 ;针对无人机无法夜航的问题,E-A2021无人机也通过软硬件的升级使得无人机夜晚也能安全飞行;而为了解决山地信号弱的问题,新版本的E-A2021还附带了全球离线模式,无信号仍可安全飞行;而针对山区多变的路线,该款无人机也可以使用手绘航线自动扫边无漏喷,解决了山地农药喷洒的大问题。

从团队来看,截至2021年3月,极目机器人团队共有员工300人左右,技术研发人员占比40%以上。公司核心团队实力雄厚,汇集来自来7个国家、涵盖机器视觉、自动控制、人工智能、农业植保和育种等领域的多位知名专家,多人曾就职于德国博世集团、通用汽车公司、Container Trac公司、美国联邦快递公司等全球知名企业。而极目机器人联合创始人&董事长王新宇,也是铁路车辆信息化专家,曾带队开发全国铁路信息系统,荣获詹天佑青年奖、茅以升科学技术奖。


▍愿景与未来

“我们核心成员中的很多人是在农村长大的,希望能为农业带来一些改变。农业智能机器人对工程化和系统化的要求比较高,也符合我们团队的基因。”王新宇表示,突破性地选择将产品应用场景放在了田间地,源自团队对科技改变农业的共同愿景,“今天,我们致力于推动农业从机械化到智能化的升级;未来,我们将会继续用自己最擅长的方式,实现小型智能装备和农业大数据实现的智慧化。”

连续两轮领投的中信农业基金投委会主席施亮表示:“农业是个低门槛的非标行业,但要大规模管好却不容易。规模化大田种植与精细化管理是一对矛盾体。极目公司领先的图像识别、自动控制等技术,为全球规模农业提供了精细化田间管理的技术基础。期待公司以实现社会价值为企业目标,以持续加大对人才、技术投入为经营抓手,迭代技术特长,夯实并拓宽产业赛道布局,开放、包容地参与市场竞争,做一个立足当下、面向未来的企业。”

本轮新增的领投方食芯资本Bits x Bites的管理合伙人周桓达表示:“无人机是中国又一次弯道超车的科技创新典范,极目的双目视觉技术在中国独特的地理环境和农业产业结构中实现了恰到好处的应用,真正意义上符合我们对于科技赋能农业,帮助农户实现‘用最少的人,喷最少的药,生最好的效’ (Less is more) 的投资理念。” 食芯资本作为本轮联合领投机构,引进了淡马锡、巴斯夫、康地谷物公司等国际投资人的参与。

巴斯夫风险投资公司董事总经理Markus Solibieda表示:“极目的技术不仅具备创新性,还能够应付复杂的农业场景,为提高植保产品的使用效率创造了巨大的价值。巴斯夫希望和极目一起持续改善农业生产的效率。对我们来说,这笔投资代表了巴斯夫对于可持续发展以及快速增长的亚洲创新活动的高度重视。”

水果产业龙头百果园认为:“目前我国的农业仍然处于大而不强、产业效率偏低的局面,需要像极目这样有志愿、有情怀、有技术的企业加入进来,科技助农、科技富农、科技兴农。百果园作为果蔬行业的领军企业,正在积极携手优秀企业共同搭建产业生态圈,为我国三农事业贡献一份力量。”

“科技的进步不是为了索取,而是为了万物生长。”这是崇山资本创始人孙麟对于极目技术的由衷感慨,也是极目不断进取、追求卓越的理想和愿景。

▍结语

传统农业生产已有五千年的历史,从繁重的劳动中解放自我,是人类千百年来的期盼。在当代5G、人工智能高速发展的大环境下,人力灌溉、牲畜农耕正在逐步被机械化、智能化技术取代,智慧农业转型正当时,农业的智能化、数字化、农业生产智能化、农业管理数字化、农业服务精准化是必然发展趋势也是大势所趋,潜在市场空间巨大。

在农业领域应用无人机,对于农业生产的作用非常明显,能够帮助农户提高生产质量与效率,有效降低生产成本。结合农业物联网技术,未来农业将发生全方位的变化。但丘陵地区由于存在坡度较大、场景复杂、农机难存放等问题,其农业机械化水平与其他地区仍存在较大差距,一直是困扰我国农业生产的一大难题。

极目机器人自主化的技术在丘陵山地、经济作物等复杂场景表现突出,积累了大量技术优势,并逐渐形成壁垒。相信在资本和资源的共同赋能下,极目机器人将迎来更广阔的发展空间,也为现代农业贡献更大的力量。

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