农业机器人是如何产生的 农业机器人的发展现状及趋势

农业机器人是指运用在在农业生产中的智能机器人，是一种可由不同程序软件控制，以适应各种作业，能感觉并适应作物种类或环境变化，有检测(如视觉等)和演算等人工智能的新一代无人自动操作机械。同工业机器人或者其他领域机器人相比，农业机器人工作环境多变，以非结构环境为主，工作任务具有极大的挑战性。因此，一般而言，农业机器人对智能化程度的要求要远高于其他领域机器人。

农业机器人如何产生的

农业机器人的历史分为两个阶段，2000年以前农业机器人是机械电器自动化设备，2000年以后是加入人工智能、机器视觉等新技术的自动化设备。

上世纪80年代开始，一些发达国家由于地多人少的原因，就已经开始致力于农业机器人的研发工作，并相继研制出了嫁接、扦插、移栽和采摘等多种农业生产机器人。机器人在农业领域的出现和应用，为这些国家的农业自动化、精准化、智能化发展带来了强劲动力。

农业机器人发展历史

2007年扫描果实并收集土壤、种子数据的Ag Tracker被发明出来。

2012年能够在植物育苗室内移动盆栽树苗的机器人——收获运输车HV-100被研发出来，同年能够除去生菜土地里多余种子的生菜机器人Lettuce bot诞生，2012年还诞生了剪除或者栽培葡萄藤的Wall-Ye机器人，该机器人能够收集土壤健康状况和葡萄库存的数据。

2013年采摘草莓的机器人出生，该机器人使用两个数码相机来拍摄草莓的颜色，判断草莓的成熟程度，并且采摘已熟的草莓。

目前种植水稻的机器人正在研发中，该机器人能够分析田地的贫瘠等环境。

农业机器人分类

施肥机器人、耕耘机器人、除草机器人、喷药机器人、蔬菜嫁接机器人、收割机器人（如番茄收获机器人）、采摘机器人（如采摘草莓机器人、采摘柑桔机器人）等。

1、大田生产农业机器人

大田用农业机器人有大田播种机器人、大田收获机器人、大田植保机器人、大田耕作机器人以及大田移栽机器人等。

大田果蔬采摘作业是生产链中最耗时和费力的生产环节之一。另外，采摘作业季节性强，劳动强度大，费用高，因此保证果实适时采收、降低收获作业强度及用工费用是保证农业增收的重要途径。然而，由于采摘作业的复杂性，采摘自动化程度仍然很低。目前，国内外水果采摘作业基本上都是人工进行，其费用约占成本的30%～50%，并且时间较为集中，劳动量大，工时紧张。大田果蔬采摘机器人作为农业机器人的重要类型，在降低工人劳动强度和生产费用、提高劳动生产率和产品质量、保证果实适时采收等方面具有巨大的发展潜力。

2、设施农业机器人

设施农业用机器人有嫁接机器人、花卉插枝机器人、蔬菜收获机器人、植物工厂机器人和分拣机器人等。其中，嫁接机器人包括蔬菜嫁接机器人和油茶嫁接机器人等。目前，嫁接繁殖技术较为成熟，而人工嫁接效率较低，因此加大嫁接机器人的研究投入，推进高速和高质的嫁接机器人的推广与应用，可取得可观的直接经济利益及生态环境价值。

嫁接机器人工作时只需操作者将砧木盘及接穗盘各自放入指定位置，便可自主完成抓穗、切苗、接合、固定和排苗等作业项目，省时高效，成活率高。

3、农产品加工与鉴定机器人

目前，农产品加工机器人有肉类加工机器人、挤奶机器人、剪羊毛机器人和食品安全鉴定机器人等。

农业机器人的特点

1、农业机器人作业季节性较强。

农产品生产的季节性较强，并且农业机器人的针对性较强、功能单一。因此，农业机器人的使用也具有较强的季节性，从而造成农业机器人的利用率低，增加了农业机器人的使用成本。

2、农业机器人作业环境复杂多变。

工业机器人作业环境比较固定，而农业机器人的作业环境一般难以预知。因此，农田作业的机器人需要有较强的环境识别能力，且还要对不同环境有不同的动作反应。

3、作业对象的娇嫩和复杂性。

农业机器人的作业对象是农作物，而农作物的娇嫩性对农业机器人的动作提出了更高的要求：农业机器人的执行末端与作业对象接触时需要进行柔性处理；农业机器人的作业对象形状复杂，农作物的生长发育受周围环境的影响较大，因此农作物的空间形态具有很大的不确定性，从而要求农业机器人对不同的空间形态进行判断，以实现不同的动作。

4、农业机器人使用对象的特殊性。

农业机器人的使用对象是农民。随着人口老龄化程度的提高，从事农业生产的人口也将步入老龄化时代。因此，需要农业机器人必须具有高可靠性和操作简单等特点。

5、农业机器人价格的特殊性。

农业机器人的前期研发投入较大，结构复杂，制造成本较高，导致价格昂贵，超出了一般农民的承受能力。

农业机器人的发展现状

美国

首先要介绍的世界超级大国——美国。美国明尼苏达一家农业机械公司研制除了一款独特的施肥机器人，它可以根据不同类型土壤的实际情况，制定不同的施肥策略。由于机器人可以科学配比出最适量的施肥方案，几乎不会再出现肥料浪费的情况，大幅降低了农业成本。而且精通肥料学的机器人还知道如何施肥才能把对环境的影响降到最低。

德国

接下来要介绍的是以严谨著称的德国。德国人一向以精通高精尖享誉世界，在人工智能领域他们又怎会落后?德国农业专家研制出的除草机器人BoniRob，可以在农场的各种地块间极速穿行，准确找到杂草并清除，每分钟可以除掉120根杂草，比人工和药物除草都要快得多。

英国

而在盛产蘑菇的英国，希尔索农机研究所研制出了一款可以高速采摘蘑菇的机器人，它的采摘效率是人工采摘的两倍，每分钟可以采摘40个蘑菇。这款机器人通过视觉图像分析软件来识别蘑菇的数量和等级，然后用红外线测距仪测定蘑菇的高度，再由真空吸柄根据计算得出的具体情况确定需要弯曲和扭转的力度，从而自动完成蘑菇采摘。

法国

最后要介绍的是以葡萄酒闻名世界的法国。众所周知，法国的葡萄酒业异常繁荣，由此带来的是法国葡萄种植业的发达。而当前法国种植园的工人们却在担心他们的工作将会被一款名叫Wall-Ye的机器人取代。据悉，Wall-Ye是专为葡萄园所研发的一款农业机器人，从植株修剪、监控土壤情况到打理藤蔓的健康状况，所有种植园工人能做的工作，Wall-Ye都能一手包办。

中国

与国外相比，我国农业机器人研究与开发方面尚处于起步阶段。我国农业机器人起步较晚，20世纪90年代中期，国内才开始了农业机器人技术的研发。

目前我国已开发出的农业机器人有：耕耘机器人、除草机器人、施肥机器人、喷药机器人、蔬菜嫁接机器人、收割机器人、采摘机器人等。

农业机器人发展趋势

由机器人技术带动的农业升级，正在为农民生活改善打开新空间。农业机器人除了可以从事种植、打农药、收割等田地作业之外，还可以在畜牧养殖业中发挥重要作用。机器人将给农业带来一场新的变革。

农业机器人将信息技术进行综合集成，集感知、传输、控制、作业为一体，将农业的标准化、规范化大大向前推进了一步。不仅节省了人力成本，也提高了品质控制能力，增强了自然风险抗击能力。并通过智能感知、识别技术与普适计算等通信感知技术将农作物与物联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理等功能。

随着中国工业化、城镇化和现代化的快速发展，我国农业机器人的研发范围亦在逐步扩大。

科技部在《服务机器人科技发展“十二五”专项规划》就明确提出把服务机器人产业培育成我国未来战略性新兴产业。按照销量年均12%增长，售价14万美元一台计算，至2021年，全球农业机器人的销售量将超过1.4万台，销售额将超过20亿美元。