農業機器人是指運(yun)用(yong)在在農業生產中的智能機器人，是一種可由不同程序軟件控制，以適應各種作業，能感(gan)覺并適應作物種(zhong)類或環(huan)境(jing)變化，有檢測(如視覺等(deng))和演算(suan)等人(ren)工智能的新一代無人(ren)自動操作機(ji)械。同工業(ye)(ye)機(ji)器(qi)(qi)人(ren)或者其他(ta)領域機(ji)器(qi)(qi)人(ren)相(xiang)比，農(nong)業(ye)(ye)機(ji)器(qi)(qi)人(ren)工作環境(jing)多變，以非結構(gou)環境(jing)為主，工作任務具有極(ji)大的挑戰性。因此，一般而言，農(nong)業(ye)(ye)機(ji)器(qi)(qi)人(ren)對智能化程度的要求要遠高于其他(ta)領域機(ji)器(qi)(qi)人(ren)。

農業機器人如何產生的

農業機器人的歷史(shi)分為兩個階段，2000年以前農業機(ji)器(qi)人是機(ji)械電器(qi)自動化設備，2000年(nian)以(yi)后是加入人工智能、機器視覺等(deng)新技術(shu)的自(zi)動化設(she)備。

上世紀80年(nian)代開始，一(yi)些(xie)發達國家由于(yu)地(di)多人少(shao)的(de)原因，就已(yi)經開始致力(li)于(yu)農業(ye)機(ji)(ji)器(qi)(qi)人的(de)研發工作，并相繼研制(zhi)出(chu)了(le)嫁(jia)接(jie)、扦插、移栽和(he)采摘等多種農業(ye)生產機(ji)(ji)器(qi)(qi)人。機(ji)(ji)器(qi)(qi)人在(zai)農業(ye)領域的(de)出(chu)現(xian)和(he)應用，為(wei)這(zhe)些(xie)國家的(de)農業(ye)自動化(hua)、精準化(hua)、智能化(hua)發展帶來(lai)了(le)強勁動力(li)。

農業機器人發展歷史(shi)

2007年(nian)掃描果實并收(shou)集土壤、種子數(shu)據的Ag Tracker被(bei)發明出(chu)來。

2012年能夠(gou)在植物育(yu)苗(miao)室內(nei)移(yi)動盆栽樹(shu)苗(miao)的機(ji)器人(ren)——收獲運輸車HV-100被研發出來，同(tong)年能夠除去生(sheng)菜(cai)土地(di)里多余種子的(de)生(sheng)菜(cai)機器人Lettuce bot誕生，2012年還誕生了剪除或者(zhe)栽(zai)培葡(pu)萄藤(teng)的Wall-Ye機器人，該機器人能夠(gou)收(shou)集土壤(rang)健康狀況和葡萄庫(ku)存(cun)的數據。

2013年采摘草莓(mei)的機(ji)(ji)器人出生，該機(ji)(ji)器人使用兩個數(shu)碼(ma)相機(ji)(ji)來拍攝(she)草莓(mei)的顏色，判斷草莓(mei)的成熟(shu)程度，并且采摘已熟(shu)的草莓(mei)。

目前種植水稻的機器人(ren)正(zheng)在(zai)研發中，該機器人(ren)能夠(gou)分(fen)析田地的貧瘠等環境。

農業機器人分類

施肥機器人、耕耘機器人、除草機器人、噴藥機器人、蔬菜嫁接機器人、收割機器人（如番茄收獲(huo)機器人）、采摘機器人（如采(cai)摘(zhai)草莓機(ji)器人、采摘柑桔機器(qi)人）等(deng)。

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1、大田生(sheng)產農業機器(qi)人

大(da)(da)田(tian)(tian)用農業(ye)機(ji)器(qi)人(ren)有大(da)(da)田(tian)(tian)播種機(ji)器(qi)人(ren)、大(da)(da)田(tian)(tian)收獲機(ji)器(qi)人(ren)、大(da)(da)田(tian)(tian)植保機(ji)器(qi)人(ren)、大(da)(da)田(tian)(tian)耕作機(ji)器(qi)人(ren)以(yi)及大(da)(da)田(tian)(tian)移栽機(ji)器(qi)人(ren)等。

大(da)田果(guo)(guo)蔬采摘作(zuo)業(ye)(ye)是生產鏈中(zhong)最(zui)耗時和費(fei)力的生產環節(jie)之一。另外(wai)，采摘作(zuo)業(ye)(ye)季節(jie)性強，勞動(dong)強度(du)大(da)，費(fei)用(yong)高，因此保證果(guo)(guo)實(shi)適時采收、降低(di)收獲作(zuo)業(ye)(ye)強度(du)及(ji)用(yong)工費(fei)用(yong)是保證農業(ye)(ye)增收的重要途徑。然而，由于采摘作(zuo)業(ye)(ye)的復雜性，采摘自動(dong)化程度(du)仍然很低(di)。目前，國內外(wai)水果(guo)(guo)采摘作(zuo)業(ye)(ye)基本上都是人工進行，其費(fei)用(yong)約占(zhan)成本的30%～50%，并且時(shi)間較為集中，勞動量大(da)，工(gong)時(shi)緊(jin)張。大(da)田果(guo)蔬采(cai)摘(zhai)機器(qi)人作為農業機器(qi)人的(de)重要類型，在降(jiang)低工(gong)人勞動強度和生(sheng)產(chan)費(fei)用、提高勞動生(sheng)產(chan)率和產(chan)品質(zhi)量、保證果(guo)實(shi)適時(shi)采(cai)收等方(fang)面具有巨大(da)的(de)發展潛(qian)力。

2、設施農業機器人(ren)

設施農業用機器人有嫁接機器人、花卉插枝機器人、蔬菜收獲機(ji)(ji)器(qi)人(ren)(ren)、植物(wu)工廠機(ji)(ji)器(qi)人(ren)(ren)和(he)分揀機(ji)(ji)器(qi)人(ren)(ren)等。其中，嫁接(jie)(jie)機(ji)(ji)器(qi)人(ren)(ren)包括蔬菜嫁接(jie)(jie)機(ji)(ji)器(qi)人(ren)(ren)和(he)油茶嫁接(jie)(jie)機(ji)(ji)器(qi)人(ren)(ren)等。目前，嫁接(jie)(jie)繁(fan)殖技術較(jiao)為(wei)成(cheng)熟，而人(ren)(ren)工嫁接(jie)(jie)效(xiao)率較(jiao)低，因此加大嫁接(jie)(jie)機(ji)(ji)器(qi)人(ren)(ren)的研(yan)究投入，推(tui)進高速和(he)高質的嫁接(jie)(jie)機(ji)(ji)器(qi)人(ren)(ren)的推(tui)廣與應用，可(ke)取得可(ke)觀的直接(jie)(jie)經濟利益(yi)及生態環(huan)境價值。

嫁接(jie)(jie)機(ji)器人工作(zuo)時(shi)只需操作(zuo)者將砧木盤及(ji)接(jie)(jie)穗盤各自放入指定位置，便可自主完(wan)成抓穗、切苗、接(jie)(jie)合、固定和排苗等作(zuo)業項目，省時(shi)高效，成活率(lv)高。

3、農產品加工與鑒定機器人

目前，農產品加工機器人有肉類加工機器人、擠奶機器人、剪羊毛機器人和食品安全鑒定機器人等。

農業機器人的特點

1、農業機(ji)器人作業季(ji)節性較強。

農產(chan)品(pin)生產(chan)的季(ji)節性較(jiao)強(qiang)，并且(qie)農(nong)業(ye)(ye)(ye)機器(qi)人的(de)針(zhen)對(dui)性較(jiao)強(qiang)、功能單一。因此，農(nong)業(ye)(ye)(ye)機器(qi)人的(de)使用也具有較(jiao)強(qiang)的(de)季(ji)節性，從而造成農(nong)業(ye)(ye)(ye)機器(qi)人的(de)利用率低，增加了農(nong)業(ye)(ye)(ye)機器(qi)人的(de)使用成本。

2、農業機(ji)器人作業環境復雜多變(bian)。

工業(ye)(ye)機(ji)器人作(zuo)(zuo)業(ye)(ye)環境比較固定(ding)，而農業(ye)(ye)機(ji)器人的作(zuo)(zuo)業(ye)(ye)環境一般(ban)難以預(yu)知。因此，農田作(zuo)(zuo)業(ye)(ye)的機(ji)器人需要有(you)較強的環境識別能力，且還要對不(bu)同環境有(you)不(bu)同的動作(zuo)(zuo)反(fan)應。

3、作(zuo)業對象的嬌嫩和復(fu)雜性。

農(nong)(nong)業(ye)(ye)機(ji)器人(ren)的(de)作業(ye)(ye)對(dui)象是農(nong)(nong)作物(wu)，而農(nong)(nong)作物(wu)的(de)嬌嫩性(xing)對(dui)農(nong)(nong)業(ye)(ye)機(ji)器人(ren)的(de)動作提出了更高的(de)要求：農(nong)(nong)業(ye)(ye)機(ji)器人(ren)的(de)執行末端(duan)與(yu)作業(ye)(ye)對(dui)象接觸時需要進行柔(rou)性(xing)處理(li)；農(nong)(nong)業(ye)(ye)機(ji)器人(ren)的(de)作業(ye)(ye)對(dui)象形狀復雜，農作(zuo)物的(de)生長發(fa)育受周圍環(huan)境的(de)影響(xiang)較大，因此農作(zuo)物的(de)空間形態具有很大的(de)不確定性，從而要(yao)求(qiu)農業(ye)機器人(ren)對不同的(de)空間形態進(jin)行判斷(duan)，以實現(xian)不同的(de)動作(zuo)。

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4、農業機器人使(shi)用對象的(de)特殊性。

農業(ye)機器(qi)人的(de)使(shi)用對象是(shi)農民。隨著人口(kou)老齡(ling)化程度的(de)提高(gao)，從事農業(ye)生(sheng)產的(de)人口(kou)也將步入老齡(ling)化時(shi)代。因此，需要農業(ye)機器(qi)人必須具(ju)有高(gao)可靠性和操作簡單等特點。

5、農(nong)業機器人價格的特殊性(xing)。

農(nong)業機器(qi)人的前期研發投入較大(da)，結構復雜，制造成(cheng)本較高，導致價格(ge)昂貴，超出了一般農(nong)民(min)的承受能(neng)力。

農業機器人的發展現狀

美國

首先要介(jie)紹的世界(jie)超級大國——美國。美國明尼蘇達一家農業(ye)機(ji)(ji)械公(gong)司研制(zhi)(zhi)除(chu)了(le)一款獨特的(de)(de)施(shi)肥(fei)機(ji)(ji)器(qi)人，它可以(yi)根據不同類型土壤的(de)(de)實際情(qing)況(kuang)，制(zhi)(zhi)定不同的(de)(de)施(shi)肥(fei)策(ce)略(lve)。由于機(ji)(ji)器(qi)人可以(yi)科學(xue)(xue)配比出(chu)最適量的(de)(de)施(shi)肥(fei)方案，幾乎不會(hui)再(zai)出(chu)現肥(fei)料浪費(fei)的(de)(de)情(qing)況(kuang)，大幅(fu)降低(di)了(le)農業(ye)成(cheng)本。而且精通(tong)肥(fei)料學(xue)(xue)的(de)(de)機(ji)(ji)器(qi)人還知道如何施(shi)肥(fei)才能(neng)把對環境(jing)的(de)(de)影(ying)響降到最低(di)。

德國

接(jie)下(xia)來要介紹(shao)的是以嚴謹著稱的德(de)國。德(de)國人一向以精通高精尖(jian)享(xiang)譽(yu)世界，在人工(gong)智能領域他們又(you)怎會落后(hou)?德(de)國(guo)農業(ye)專家研制出的除草(cao)機器(qi)人(ren)BoniRob，可(ke)以在農(nong)場(chang)的(de)各種地塊間極速穿(chuan)行，準(zhun)確找(zhao)到(dao)雜草并清(qing)除，每分鐘可(ke)以除掉120根雜草，比人工和藥物(wu)除草都要快得多。

英國

而在(zai)盛產蘑(mo)菇的英國，希爾索農機研(yan)究所研(yan)制出了一款可以(yi)高速(su)采摘(zhai)蘑(mo)菇的機器人(ren)，它的采摘(zhai)效率是(shi)人(ren)工采摘(zhai)的兩倍，每(mei)分鐘可以(yi)采摘(zhai)40個蘑(mo)(mo)菇(gu)(gu)。這款機器人通過視(shi)覺圖像分析軟件來識別(bie)蘑(mo)(mo)菇(gu)(gu)的(de)(de)數量和(he)(he)等級，然后用紅外線測距儀測定蘑(mo)(mo)菇(gu)(gu)的(de)(de)高度(du)，再由真空吸柄根據計算得出的(de)(de)具(ju)體(ti)情況確定需要彎(wan)曲和(he)(he)扭轉的(de)(de)力(li)度(du)，從而自動完成蘑(mo)(mo)菇(gu)(gu)采摘(zhai)。

法國

最后要介紹的(de)(de)是(shi)以葡萄酒聞名世界的(de)(de)法國。眾所周知，法國的(de)(de)葡萄酒業異常繁(fan)榮，由此帶來的(de)(de)是(shi)法國葡萄種(zhong)植業的(de)(de)發(fa)達。而當前法國種(zhong)植園的(de)(de)工(gong)人們卻在擔心他(ta)們的(de)(de)工(gong)作(zuo)將會被一款名叫Wall-Ye的機器人取(qu)代。據悉，Wall-Ye是專為葡(pu)萄園所研(yan)發的(de)一款(kuan)農業機器人，從(cong)植株(zhu)修剪(jian)、監控土壤(rang)情(qing)況到打(da)理藤蔓的(de)健康狀況，所有(you)種(zhong)植園工人能做的(de)工作，Wall-Ye都能(neng)一手包辦。

中國

與(yu)國(guo)外相(xiang)比，我國(guo)農業(ye)機器人研究與(yu)開發(fa)方面(mian)尚處(chu)于起(qi)步階(jie)段。我國(guo)農業(ye)機器人起(qi)步較晚，20世紀(ji)90年代(dai)中(zhong)期，國內才開始了農(nong)業(ye)機器人技(ji)術的研發(fa)。

目(mu)前(qian)我(wo)國(guo)已開(kai)發出的(de)農業(ye)機(ji)器(qi)人(ren)有：耕耘機(ji)器(qi)人(ren)、除草機(ji)器(qi)人(ren)、施(shi)肥機(ji)器(qi)人(ren)、噴藥機(ji)器(qi)人(ren)、蔬菜嫁(jia)接機(ji)器(qi)人(ren)、收割(ge)機(ji)器(qi)人(ren)、采摘機(ji)器(qi)人(ren)等。

農業機器人發展趨勢

由機器(qi)人技術帶動的農(nong)(nong)(nong)業(ye)(ye)升級，正在為農(nong)(nong)(nong)民生活(huo)改善打開新空間。農(nong)(nong)(nong)業(ye)(ye)機器(qi)人除了可(ke)以(yi)從事種植(zhi)、打農(nong)(nong)(nong)藥(yao)、收割等田地作(zuo)業(ye)(ye)之外，還可(ke)以(yi)在畜(chu)牧養(yang)殖業(ye)(ye)中發揮(hui)重要(yao)作(zuo)用。機器(qi)人將給農(nong)(nong)(nong)業(ye)(ye)帶來一場新的變革。

農業機器人將信息技術進行綜合集成，集感知、傳輸、控制、作業為一體，將農業的標準化、規范化大大向前推進了一步。不僅節省了人力成本，也提高了品質控制能力，增強了自然風險抗擊能力。并通(tong)過智能感知(zhi)、識別技(ji)術與(yu)普適計算(suan)等通(tong)信(xin)感知(zhi)技(ji)術將農作(zuo)物與(yu)物聯網(wang)連接起來，進行(xing)信(xin)息(xi)交(jiao)換和通(tong)訊，以實現(xian)智能化識別、定位、跟(gen)蹤、監控和管理等功(gong)能。

隨著中(zhong)國(guo)工業(ye)化(hua)、城(cheng)鎮(zhen)化(hua)和現代(dai)化(hua)的快速發展，我國(guo)農業(ye)機器人(ren)的研發范圍亦在逐步(bu)擴(kuo)大。

科(ke)(ke)技部在《服務機器人科(ke)(ke)技發(fa)展“十二五”專項規劃(hua)》就明確提出把服務機器人產業培(pei)育成(cheng)我國(guo)未來戰略性新興產業。按照銷量(liang)年均(jun)12%增長(chang)，售價14萬美元一臺計(ji)算，至2021年，全球農(nong)業機器人(ren)的銷售量(liang)將超過(guo)1.4萬臺，銷售額將超過20億(yi)美元。