模組化電動農機車

快速3D雷射切割破壞系統

智慧目標影像辨識定位系統

經濟型無人車控制定位平台

經濟型高光譜系統

AI除草系統

創新產品原型

農用電動載具

農用光電技術與機具

影像辨識立體建模

機器人控制與定位

關鍵核心技術

自造基地加速器或育成中心

Research Service Center (RSC)

SPIN-O

FF

合作廠商

產學營運

技術移轉技術合作

新創團隊/公司

A B C D

新創部門

DD

D

D價值創造

SPIN-IN

概念發展

TR

L 1-3原型驗證

TR

L 4系統證明

TR

L 5-6產品評估

TR

L 7-9

產業分析、國際市場趨勢、市場需求評估、研討活動

交通大學智慧光電農業機器人研究中心(CiPAR)

國立交通大學光電學院「智慧光電農業機器人研究中心」(Center forIntelligent Photonics in Agricultural Robotics，CiPAR)成立於2018年初，奠基於智慧光電元件與影像系統以及雷射系統技術多年的研發成果，針對全球農業面臨的劇烈氣候變遷、人力老化、缺工和農藥過量使用等問題，模組化創新開發與製造適合不同農地或農作需求的經濟型田間機器人產品原型，藉由產學推廣服務，以內部創業(spin-in)或衍生公司(spin-off)等方式，將創新產品原型轉移給合作廠商之新創部門或新創團隊/公司，讓廠商不需從零開始，直接開發量產商用產品，讓田間機器人真正落地應用，創造農業新價值。

CiPAR研發經費主要來自科技部、農委會、教育部、南管局與合作廠商等單位，合作夥伴包括產官學研等十多個機構，將持續藉由深耕核心技術、探索國際市場發展趨勢、拓展產業策略聯盟和建立知識和技術服務品牌等方式，強化研發和服務能量，逐步朝向具影響力之世界級研發服務中心(Research Service Center，RSC)邁進。

以開發電動化、無人化、智慧化田間作業機械為使命致力於研發田間機器人各項創新產品原型

縮減新創團隊零到一的距離成為世界頂尖之智慧光電農業機器人研發服務中心

願景與使命

田間機器人：主要以田間無人電動車自動巡視場域加入病蟲害防治及精緻化農業為主體的智慧農業機械，利用影像與資料收集分析預測再經由機械器具進行作業。

田間無人電動車

田間電動車進行無人自動駕駛，運用影像感測器建構周圍農地3D形貌，經由同步定位與地圖建構(SLAM)技術規劃出行走路徑，由機電

技術核心主要加入有量產農用載具實績的廠商共同合作，中心專注於載具綠能與智慧化、取代人力重覆行為規劃完整路徑後可無人自駕的機器人控制與定位、由農試單位提供專家系統了解各物種特性，再依其特性加入影像辨識與立體建模精準辨識物件位置運用干預性的機器手臂或雷射系統經由物件位置達到需求功能的農用光電技術與機具，以結合各領域中的專家智慧達到深度及廣度最大化。

5

經費挹注

經費挹注

教育部深耕計畫(人才培育)AI光電Maker Space建立

教育部 (新創)補助大學產業創新研發計畫

經費挹注

科技部生科司(技術研發)智慧科技農業生產應用計畫

經費挹注

南管局(產學、育成、新創)補助衛星基地推動園區智慧機器人創新自造基地計畫機器人控制

與定位

• GPS-RTK(海大、朝陽)

• 無人車控制定位平台

• 系統介面控制

影像辨識立體建模

• 目標智慧辨識與立體視覺

• 專家智慧系統(農試單位)

• 3D立體建模

農用光電技術與機具

• 高光譜影像(儀科中心)

• 雷射掃瞄系統

• 機器手臂(金屬中心、農試所)

特色Maker Space: Intelligent Photonics

農用電動載具

• 無人機與控制(長榮、朝陽)

• 電動農機車(利佳、永三源)

• 產學創新營運

四大關鍵核心技術

農業地面載具機器人(田間機器人)

智慧影像辨識分析平臺

雜草/蟲害辨識

花蕾/果實判別

IoT感測模組

雷射加工作業系統

收穫機械(合作)

除草機械(金屬中心)

田間無人電動車 智慧農業機械

四輪控制與電力管理

車體製作與機電控制

田間電動車

3D建模與路徑導航

物件辨識與避障控制

無人導航與控制平臺

田間作業機械

智慧影像(AI Imaging) + 光電系統(Photonic System)機電控制(Mechatronic Control) +農業應用(Agricultural Applications)

跨領域研發

關鍵技術研發

關鍵技術研發

智慧農業機械

運用深度學習技術與專家系統建構農業知識庫並將深度學習影像辨識技術實現於嵌入式系統中，在高速運算速度達到即時深度學習運算的辨識，現階段已完成害蟲與雜草的資料庫建構，於此二項物件偵測上有不錯的成績，進行中為全齡害蟲、多樣的雜草知識庫與果實疏果知識庫。另經由RS485的通訊串聯干預型同軸校正後的雷射掃描系統，達到快速有效解決害蟲問題。另有成熟使用大數據分析的IoT模組，全天候於田間採集數據，即時回傳雲端平台分析，有效預測真菌病害(灰黴病、根腐病、花腐病、稻熱病及白粉病)、精準施肥與抑制蟲害生長環境，以達到預期防治與有效防治。

控制系統模組驅動車體沿著規劃路徑行走。為顧及農地自駕安全，開發物件辨識系統即時辨別障礙物，並使用避障技術控制車體繞開障礙物進而回到原路徑繼續前進。此外為了使電動車更能適應田間崎嶇路況及各式寬度深度的田畦環境，研發可調式模組化設計及四輪獨立控制技術使車體以超高自由度移動。

無人機精密定位與經濟型高光譜結合：為了解植物生長與果實成熟狀況，使用無人機搭載經濟型高光譜儀器，取得歸一化植被指數或光譜影像後，由後台解析相關數據並與無人機的精密定位系統確定物件位置，以利後續採收車路線規劃與收成。

智慧辨識雜草與定位 智慧辨識害蟲與定位 雷射掃描系統 雷射掃描系統

實作場域

智慧示範農場：為樂活生技、交大、CiPAR共同合作(簡吉農場)，緊鄰交大台南校區旁9公頃多的農地，打造成結合AI和循環經濟的教學示範區。CiPAR規劃於示範區上建置50坪的自造基地和2公頃的室外試驗農場，栽種蜜棗、鳳梨、大豆、毛豆等作物。研發的田間機器人雛形於自造基地製作組裝後，將於試驗農場實地進行除蟲、疏果、除草、採收等功能驗證，反覆測試與修改至完善後，進行觀摩推廣至產業界。

合作場域：目前與以下農業單位合作測試。

農業試驗所─鳳山熱帶園藝試驗分所

鳳山熱帶園藝試驗分所試驗地共有50.77公頃，栽培管理模式比照業界。本中心田間機器人在該所棗園進行驗證雷射除蟲、疏花、疏果功能測試，所得結果將可直接應用於產業；且該分所的專業實驗室及研究人員可協助測試果實品質及數據統計分析，所獲得結果將具有相當可信度及可行性。

農業試驗所─嘉義農業試驗分所

嘉義農業試驗分所主要從事熱帶和亞熱帶果樹之試驗研究。本中心將於該所鳳梨試驗田進行採收機器人的驗證測試；該分所的鳳梨專業研究員也將協助鳳梨產業市場現況和分析諮詢。

台南區農業改良場

台南區農業改良場主要研究旱地作物。本中心主要借重該所研究員的大豆專長，協助田間機器人在大豆試驗田進行精準除草驗證，並提供大豆作物和雜草管理等專業知識。

創新原型

關鍵技術開發是中心的核心價值所在，為了拉近與市場面的距離，於實作場域上實際運作，經由問題的發現與改良增加實用性，再加上產學小組市場需求分析，了解客戶需求確定研發方向與需求市場的差異最小化。四套系統包含可模組化的六項原型：

無人電動農機車

環保與人力是現行農機車的二個缺點，因此我們將柴油引擎改為電動化並依地形及任務不同設計模組化架構可依需求變更並加入智能的行駛，使得人不用下田就有田間無人電動車幫忙巡邏。

AI雷射病蟲害疏果系統

一般為解決蟲害問題會使用噴藥的方式省時省力卻不健康，使用有機農法後用人工抓蟲又太費時，為此以深度學習為主軸發展物件辨識系統，不止是偵測位置更是定位出蟲的頭部以最有效的方式經由雷射系統加工消除蟲害。

經濟型高光譜系統

高光譜相機主要運用於衛星影像中，為使技術能運用於農業面，開發經濟型模組並架設於無人機拍攝作物，再經由後台分析確定農作物的生長狀況，以確定作物成熟度。

AI除草系統

田間的蟲與草生生不息，我們運用即時深度學習的技術於嵌入式系統中，偵測並定位雜草位置由機械手臂進行加工，針對雜草莖的位置有效及快速的完成任務。

產學推廣

CiPAR產學推廣之三大主要任務，詳述如下：

探索國際市場發展趨勢：透過掃描田間機器人國際發展趨勢和市場應用情況，提供觀察和分析資訊。

拓展產業策略聯盟：蒐集拜訪田間機器人相關廠商，籌組產學策略聯盟，舉辦研討活動、訪廠指導、專業諮詢服務等。

建立知識和技術服務品牌：藉由研發服務產業和培育新創團隊/公司，擴散田間機器人核心技術和產品原型應用，建立品牌和影響力。

掌握國際市場發展趨勢與拓展產業策略聯盟建立知識和技術服務品牌

CiPAR之產學推廣以堅實的核心技術研發成果為後盾，結合技術產業化、跨領域及系統整合的優勢，透過四項核心能力：國際市場發展研究、農機產業知識與分析、研發服務及新創扶植，掌握全球田間機器人科技與產業趨勢，提供內部和產官學研各界專業知識和技術服務、市場資訊分析並扶植新創團隊，對內為CiPAR的智庫，提出並引領產業技術發展之關鍵議題，協助技術團隊提升研發競爭力；對外為CiPAR和產官學研各界溝通的橋樑，引進業界合作夥伴、協助創業者推動新創事業、鏈結國際田間機器人研究機構。

產業推廣之核心能力

國際市場發展研究

農機產業知識與分析

研發服務

新創扶植

任務

探索國際市場發展趨勢

拓展產業策略聯盟

建立知識和技術服務品牌

服務對象

CiPAR核心技術

農用電動載具

農用光電技術與機具

影像辨識立體建模

機器人控制與定位

國際鏈結

北海道大學、UC Davis、Cal Poly、雪梨大學、昆士蘭大學…等

國內學術機構

法人研究機構

農試單位

農機相關產業/新創

國立交通大學智慧光電農業機器人研究中心 (CiPAR)71150 台南市歸仁區高發三路301號奇美樓五樓R524室電話：06-3032121轉57875~57877；傳真：06-3032535https://cipar.nctu.edu.twEmail: cipar@nctu.edu.tw 108.08製

深耕技術 邁向未來CiPAR奠基在交通大學於智慧光電元件與影像系統以及雷射系統技術的強項基礎上，研發應用於田間機器人的田間無人電動車、智慧農業機械等關鍵核心技術。自2018年初創立至今，已完成一台田間無人電動車原型，並進田間測試，第二台進化版之經濟型田間機器人原型正在製作發展中。各項農用電動載具、機器人控制與定位、影像辨識與立體建模、農用光電技術與機具等關鍵技術也以穩健的腳步深耕、茁壯。

在全球農業需朝智慧精準農業轉型的趨勢下，CiPAR以地利之便位於台南沙崙綠能科學城旁，緊鄰工研院示範場域、中研院南部院區，旁有交通要道可迅速聯絡周遭科技產業聚落與學術研究單位。地緣優勢結合技術強項，再加上產官學研合作夥伴鏈結和聯盟及交大校友網絡支持，期許逐步邁向世界級之頂尖研發服務中心，為永續農業貢獻心力。