本文來自微信公眾號“農(nóng)業(yè)品牌聯(lián)盟”，作者/盟主。
人類長久以來一直渴望從繁重的勞作中解放出來。在這個愿望的推動下，農(nóng)業(yè)機(jī)器人應(yīng)運(yùn)而生，農(nóng)業(yè)機(jī)器人是人的四肢在農(nóng)業(yè)場景中的延伸，它將人與土地剝離，再將其二者更好地融合，組成了智慧農(nóng)業(yè)的重要部分。隨著智慧農(nóng)業(yè)的不斷進(jìn)步，人們對于先進(jìn)智能農(nóng)機(jī)的需求變得更為迫切。
在《中國制造2025》“農(nóng)機(jī)裝備發(fā)展行動方案(2016-2025)”中，將“智能農(nóng)機(jī)裝備”納入“十三五”國家重點(diǎn)研發(fā)計劃?！?ldquo;十四五”全國農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展規(guī)劃》指出，我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)已從主要依靠人力畜力轉(zhuǎn)向主要依靠機(jī)械動力，進(jìn)入了機(jī)械化為主導(dǎo)的新時期。十四五”時期，三農(nóng)工作進(jìn)入全面推進(jìn)鄉(xiāng)村振興、加快農(nóng)業(yè)農(nóng)村現(xiàn)代化的新階段，對農(nóng)業(yè)機(jī)械化提出了新的更為迫切的要求，也為農(nóng)業(yè)機(jī)械化帶來了新的發(fā)展機(jī)遇。
以政策利好為向?qū)?，我國智能農(nóng)機(jī)推進(jìn)頗有成就，近年來，我國不斷通過加快農(nóng)業(yè)機(jī)械化的方式，積極提升自身的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)水平。其中，農(nóng)業(yè)機(jī)器人的出現(xiàn)和應(yīng)用，極大的改變了傳統(tǒng)耕作模式，給我國的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展帶來了全新改變。
農(nóng)業(yè)機(jī)器人的概念
農(nóng)業(yè)機(jī)器人是指運(yùn)用在在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的智能機(jī)器人，是一種可由不同程序軟件控制，以適應(yīng)各種作業(yè)，能感覺并適應(yīng)作物種類或環(huán)境變化，有檢測(如視覺等)和演算等人工智能的新一代無人自動操作機(jī)械。
同工業(yè)機(jī)器人或者其他領(lǐng)域機(jī)器人相比，農(nóng)業(yè)機(jī)器人工作環(huán)境多變，以非結(jié)構(gòu)環(huán)境為主，工作任務(wù)具有極大的挑戰(zhàn)性。因此，一般而言，農(nóng)業(yè)機(jī)器人對智能化程度的要求要遠(yuǎn)高于其他領(lǐng)域機(jī)器人。
農(nóng)業(yè)機(jī)器人將信息技術(shù)進(jìn)行綜合集成，集感知、傳輸、控制、作業(yè)為一體，將農(nóng)業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化大大向前推進(jìn)了一步。不僅節(jié)省了人力成本，也提高了品質(zhì)控制能力，增強(qiáng)了自然風(fēng)險抗擊能力。
并通過智能感知、識別技術(shù)與普適計算等通信感知技術(shù)將農(nóng)作物與物聯(lián)網(wǎng)連接起來，進(jìn)行信息交換和通訊，以實(shí)現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理等功能。
農(nóng)業(yè)機(jī)器人的產(chǎn)生
農(nóng)業(yè)機(jī)器人的歷史分為兩個階段，2000年以前農(nóng)業(yè)機(jī)器人是機(jī)械電器自動化設(shè)備，2000年以后是加入人工智能、機(jī)器視覺等新技術(shù)的自動化設(shè)備。
上世紀(jì)80年代開始，一些發(fā)達(dá)國家由于地多人少的原因，就已經(jīng)開始致力于農(nóng)業(yè)機(jī)器人的研發(fā)工作，并相繼研制出了嫁接、扦插、移栽和采摘等多種農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機(jī)器人。機(jī)器人在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的出現(xiàn)和應(yīng)用，為這些國家的農(nóng)業(yè)自動化、精準(zhǔn)化、智能化發(fā)展帶來了強(qiáng)勁動力。
農(nóng)業(yè)機(jī)器人的分類
農(nóng)業(yè)機(jī)器人是一種新型智能農(nóng)業(yè)機(jī)械，可用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的諸多環(huán)節(jié)。農(nóng)業(yè)機(jī)器人的誕生，不僅是機(jī)器人技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，更是農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的必然成果。隨著農(nóng)業(yè)機(jī)器人廣泛應(yīng)用，傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式得以升級，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)得以加速變革。
農(nóng)業(yè)機(jī)器人的類型繁多，包括大田作業(yè)機(jī)器人、設(shè)施農(nóng)業(yè)機(jī)器人、以及園區(qū)巡檢機(jī)器人等。它們利用多傳感器融合、自動控制等技術(shù)，在自然環(huán)境中實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)裝備的自動化和智能化生產(chǎn)。
大田生產(chǎn)農(nóng)業(yè)機(jī)器人
大田用農(nóng)業(yè)機(jī)器人有大田播種機(jī)器人、大田收獲機(jī)器人、大田植保機(jī)器人、大田耕作機(jī)器人以及大田移栽機(jī)器人等。
大田果蔬采摘作業(yè)是生產(chǎn)鏈中最耗時和費(fèi)力的生產(chǎn)環(huán)節(jié)之一。另外，采摘作業(yè)季節(jié)性強(qiáng)，勞動強(qiáng)度大，費(fèi)用高，因此保證果實(shí)適時采收、降低收獲作業(yè)強(qiáng)度及用工費(fèi)用是保證農(nóng)業(yè)增收的重要途徑。
然而，由于采摘作業(yè)的復(fù)雜性，采摘自動化程度仍然很低。目前，國內(nèi)外水果采摘作業(yè)基本上都是人工進(jìn)行，其費(fèi)用約占成本的30%～50%，并且時間較為集中，勞動量大，工時緊張。
大田果蔬采摘機(jī)器人作為農(nóng)業(yè)機(jī)器人的重要類型，在降低工人勞動強(qiáng)度和生產(chǎn)費(fèi)用、提高勞動生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量、保證果實(shí)適時采收等方面具有巨大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>
設(shè)施農(nóng)業(yè)機(jī)器人
設(shè)施農(nóng)業(yè)用機(jī)器人有嫁接機(jī)器人、花卉插枝機(jī)器人、蔬菜收獲機(jī)器人、植物工廠機(jī)器人和分揀機(jī)器人等。
其中，嫁接機(jī)器人包括蔬菜嫁接機(jī)器人和油茶嫁接機(jī)器人等。目前，嫁接繁殖技術(shù)較為成熟，而人工嫁接效率較低，因此加大嫁接機(jī)器人的研究投入，推進(jìn)高速和高質(zhì)的嫁接機(jī)器人的推廣與應(yīng)用，可取得可觀的直接經(jīng)濟(jì)利益及生態(tài)環(huán)境價值。
嫁接機(jī)器人工作時只需操作者將砧木盤及接穗盤各自放入指定位置，便可自主完成抓穗、切苗、接合、固定和排苗等作業(yè)項(xiàng)目，省時高效，成活率高。
園區(qū)巡檢機(jī)器人
在山東淄博現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)園內(nèi)，一臺溫室巡檢機(jī)器人正按照管理人員設(shè)定的路線前進(jìn)，攜帶的攝像頭隨時記錄沿線作物的生長情況，并將相關(guān)數(shù)據(jù)實(shí)時反饋到手機(jī)終端，工作人員針對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，即可實(shí)現(xiàn)作物種植科學(xué)管理。
這是針對溫室果蔬種植智能化程度低、人工管理成本高漲的難題，產(chǎn)業(yè)園引進(jìn)耕云科技研發(fā)的溫室智能巡檢機(jī)器人，輔助生產(chǎn)管理作業(yè)，提升生產(chǎn)效率和種植效益。
智能巡檢機(jī)器人結(jié)合數(shù)字技術(shù)與農(nóng)業(yè)場景，是數(shù)字技術(shù)在農(nóng)業(yè)應(yīng)用的標(biāo)志性成果。機(jī)器人配備溫度、濕度、輻照強(qiáng)度、二氧化碳濃度傳感器和高清攝像頭，并融合大數(shù)據(jù)與AI技術(shù)，為農(nóng)作物提供精準(zhǔn)的識別與分析。
農(nóng)業(yè)機(jī)器人的特點(diǎn)
農(nóng)業(yè)機(jī)器人作業(yè)季節(jié)性較強(qiáng) 農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)的季節(jié)性較強(qiáng)，并且農(nóng)業(yè)機(jī)器人的針對性較強(qiáng)、功能單一。因此，農(nóng)業(yè)機(jī)器人的使用也具有較強(qiáng)的季節(jié)性，從而造成農(nóng)業(yè)機(jī)器人的利用率低，增加了農(nóng)業(yè)機(jī)器人的使用成本。
農(nóng)業(yè)機(jī)器人作業(yè)環(huán)境復(fù)雜多變工業(yè)機(jī)器人作業(yè)環(huán)境比較固定，而農(nóng)業(yè)機(jī)器人的作業(yè)環(huán)境一般難以預(yù)知。因此，農(nóng)田作業(yè)的機(jī)器人需要有較強(qiáng)的環(huán)境識別能力，且還要對不同環(huán)境有不同的動作反應(yīng)。
作業(yè)對象的嬌嫩和復(fù)雜性農(nóng)業(yè)機(jī)器人的作業(yè)對象是農(nóng)作物，而農(nóng)作物的嬌嫩性對農(nóng)業(yè)機(jī)器人的動作提出了更高的要求：農(nóng)業(yè)機(jī)器人的執(zhí)行末端與作業(yè)對象接觸時需要進(jìn)行柔性處理；農(nóng)業(yè)機(jī)器人的作業(yè)對象形狀復(fù)雜，農(nóng)作物的生長發(fā)育受周圍環(huán)境的影響較大，因此農(nóng)作物的空間形態(tài)具有很大的不確定性，從而要求農(nóng)業(yè)機(jī)器人對不同的空間形態(tài)進(jìn)行判斷，以實(shí)現(xiàn)不同的動作。
農(nóng)業(yè)機(jī)器人使用對象的特殊性農(nóng)業(yè)機(jī)器人的使用對象是農(nóng)民。隨著人口老齡化程度的提高，從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的人口也將步入老齡化時代。因此，需要農(nóng)業(yè)機(jī)器人必須具有高可靠性和操作簡單等特點(diǎn)。
農(nóng)業(yè)機(jī)器人價格的特殊性農(nóng)業(yè)機(jī)器人的前期研發(fā)投入較大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本較高，導(dǎo)致價格昂貴，超出了一般農(nóng)民的承受能力。
農(nóng)業(yè)機(jī)器人的發(fā)展趨勢
在勞動力短缺、產(chǎn)業(yè)升級需求增長、前沿技術(shù)加快發(fā)展等多重因素影響下，農(nóng)業(yè)機(jī)器人正加速拓展應(yīng)用范圍。如今，農(nóng)業(yè)機(jī)器人不僅越發(fā)多元化、智能化，而且還推動了“無人農(nóng)場”等新興概念的實(shí)現(xiàn)，未來市場前景十分廣闊。
如今，人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等前沿技術(shù)的發(fā)展正在改變著這個時代，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式從機(jī)械化向數(shù)字化邁進(jìn)，精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)已經(jīng)悄然改變了傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式，高端智能化階段已然到來。
農(nóng)業(yè)機(jī)器人相比傳統(tǒng)的農(nóng)用設(shè)備來說，更具備現(xiàn)代信息化特點(diǎn)，在運(yùn)用于農(nóng)業(yè)各個環(huán)節(jié)時，具有推動農(nóng)業(yè)領(lǐng)域發(fā)展、提高生產(chǎn)效率、減低人力成本和運(yùn)營成本等優(yōu)勢。
我國的農(nóng)業(yè)機(jī)器人行業(yè)正在逐步發(fā)展。農(nóng)業(yè)機(jī)器人大大簡便了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的步驟，在為農(nóng)戶提高產(chǎn)能、降低成本方面做出了巨大貢獻(xiàn)，在信息化、智能化的時代，農(nóng)業(yè)機(jī)器人在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的重要性逐漸凸顯出來。
當(dāng)前，農(nóng)業(yè)依然被視為一種深具藝術(shù)性的行業(yè)。從播種之刻起，無數(shù)變量開始影響著種子的成長，而應(yīng)對這些變化的策略很大程度上依賴于農(nóng)民的直覺、經(jīng)驗(yàn)和判斷力。為了推動農(nóng)業(yè)機(jī)器人的長期發(fā)展，關(guān)鍵在于培養(yǎng)人們對智能解決方案的信任，并讓他們接受將生產(chǎn)決策交由算法處理所帶來的風(fēng)險。只有這樣，農(nóng)業(yè)的未來才能真正擁抱技術(shù)革新和智能化的可能性。
如今，農(nóng)業(yè)機(jī)器人已得到廣泛應(yīng)用，在自動化松土、播種、打藥、采收等方面已開始替代傳統(tǒng)生產(chǎn)方式。作為一家專注于提供智慧農(nóng)業(yè)數(shù)字化解決方案的農(nóng)業(yè)科技公司，耕云科技將不斷加強(qiáng)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的科技創(chuàng)新，大幅度提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，推動農(nóng)業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展，促進(jìn)我國從農(nóng)業(yè)大國轉(zhuǎn)變?yōu)檗r(nóng)業(yè)強(qiáng)國。
