農業機器人是指運用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，能感覺并適(shi)應作物種類(lei)或環境(jing)變(bian)化(hua)，有檢測(ce)(如視覺等)和(he)演算等人(ren)(ren)工智能的(de)新一代無(wu)人(ren)(ren)自動操作機(ji)械(xie)。同工業機(ji)器人(ren)(ren)或者其(qi)他領域機(ji)器人(ren)(ren)相比，農(nong)業機(ji)器人(ren)(ren)工作環境(jing)多變，以非結構環境(jing)為(wei)主，工作任務(wu)具有極大的(de)挑戰性(xing)。因此，一般(ban)而言(yan)，農(nong)業機(ji)器人(ren)(ren)對(dui)智能化程度(du)的(de)要求要遠高于(yu)其(qi)他領域機(ji)器人(ren)(ren)。

農業機器人如何產生的

農業機器(qi)人(ren)的歷史(shi)分為(wei)兩個階段，2000年(nian)以前農業機器人是(shi)機械電器自動化設備，2000年以后是加入人工智能、機(ji)器(qi)視覺等(deng)新技術的自(zi)動化設備。

上(shang)世紀80年代(dai)開(kai)始，一些發達國家由于(yu)(yu)地多人(ren)少的(de)原因，就已經(jing)開(kai)始致力于(yu)(yu)農(nong)(nong)業(ye)(ye)機(ji)(ji)器(qi)(qi)人(ren)的(de)研發工作，并相繼(ji)研制出(chu)了(le)嫁接、扦插(cha)、移栽和(he)采摘(zhai)等多種農(nong)(nong)業(ye)(ye)生產機(ji)(ji)器(qi)(qi)人(ren)。機(ji)(ji)器(qi)(qi)人(ren)在(zai)農(nong)(nong)業(ye)(ye)領域的(de)出(chu)現和(he)應用，為這些國家的(de)農(nong)(nong)業(ye)(ye)自(zi)動(dong)化、精準化、智能化發展帶(dai)來了(le)強勁動(dong)力。

農業(ye)機器人發展(zhan)歷史

2007年掃描果(guo)實(shi)并收集土(tu)壤、種(zhong)子(zi)數據的Ag Tracker被發(fa)明出來。

2012年能夠在植物育(yu)苗室內(nei)移動盆栽樹苗的機器人——收獲(huo)運輸車HV-100被(bei)研發出(chu)來(lai)，同年能夠除(chu)去生(sheng)菜土(tu)地里(li)多余種子的生(sheng)菜機器(qi)人Lettuce bot誕生，2012年還誕生了剪(jian)除或者(zhe)栽培葡萄藤的(de)Wall-Ye機(ji)器人，該(gai)機(ji)器人能(neng)夠收集土壤健康狀況和葡萄庫存的數據。

2013年采(cai)(cai)摘(zhai)草(cao)莓(mei)的機(ji)器(qi)人出生，該機(ji)器(qi)人使(shi)用兩個數碼相機(ji)來(lai)拍攝草(cao)莓(mei)的顏色(se)，判斷草(cao)莓(mei)的成熟(shu)(shu)程(cheng)度，并且(qie)采(cai)(cai)摘(zhai)已熟(shu)(shu)的草(cao)莓(mei)。

目前(qian)種(zhong)植(zhi)水稻的(de)機(ji)(ji)器人(ren)(ren)正在研發中，該機(ji)(ji)器人(ren)(ren)能夠分(fen)析田地的(de)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（如番茄收獲機器人）、采摘機器人（如采摘草莓機(ji)器(qi)人(ren)、采摘柑(gan)桔機器人）等。

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1、大田(tian)生產農業機器人

大田(tian)(tian)用農業機器(qi)人有大田(tian)(tian)播種機器(qi)人、大田(tian)(tian)收獲(huo)機器(qi)人、大田(tian)(tian)植保機器(qi)人、大田(tian)(tian)耕作機器(qi)人以及大田(tian)(tian)移栽機器(qi)人等。

大(da)田果蔬(shu)采(cai)(cai)(cai)摘(zhai)作業(ye)是(shi)(shi)生(sheng)產(chan)鏈中(zhong)最耗時和(he)費力的生(sheng)產(chan)環(huan)節(jie)之一(yi)。另外(wai)，采(cai)(cai)(cai)摘(zhai)作業(ye)季節(jie)性強(qiang)(qiang)，勞動強(qiang)(qiang)度大(da)，費用高(gao)，因(yin)此(ci)保證果實適(shi)時采(cai)(cai)(cai)收、降低(di)收獲作業(ye)強(qiang)(qiang)度及(ji)用工費用是(shi)(shi)保證農業(ye)增收的重要途徑(jing)。然而，由(you)于采(cai)(cai)(cai)摘(zhai)作業(ye)的復(fu)雜(za)性，采(cai)(cai)(cai)摘(zhai)自動化程度仍然很低(di)。目前，國(guo)內外(wai)水果采(cai)(cai)(cai)摘(zhai)作業(ye)基本上都是(shi)(shi)人工進行，其(qi)費用約(yue)占成本的30%～50%，并且時間較為集中，勞(lao)(lao)(lao)動(dong)量(liang)大，工時緊(jin)張。大田(tian)果蔬采(cai)摘機器人(ren)作(zuo)為農(nong)業機器人(ren)的重(zhong)要類型(xing)，在降(jiang)低工人(ren)勞(lao)(lao)(lao)動(dong)強度和(he)生產費用、提高(gao)勞(lao)(lao)(lao)動(dong)生產率和(he)產品質量(liang)、保證果實適時采(cai)收等方(fang)面具有巨大的發展(zhan)潛力(li)。

2、設(she)施農業機器人

設施農業用機器人有嫁接機器人、花卉插枝機器人、蔬菜(cai)收(shou)獲機(ji)(ji)器(qi)(qi)(qi)(qi)人(ren)(ren)(ren)(ren)、植物(wu)工廠機(ji)(ji)器(qi)(qi)(qi)(qi)人(ren)(ren)(ren)(ren)和分揀機(ji)(ji)器(qi)(qi)(qi)(qi)人(ren)(ren)(ren)(ren)等。其中，嫁(jia)接(jie)(jie)機(ji)(ji)器(qi)(qi)(qi)(qi)人(ren)(ren)(ren)(ren)包(bao)括蔬菜(cai)嫁(jia)接(jie)(jie)機(ji)(ji)器(qi)(qi)(qi)(qi)人(ren)(ren)(ren)(ren)和油(you)茶(cha)嫁(jia)接(jie)(jie)機(ji)(ji)器(qi)(qi)(qi)(qi)人(ren)(ren)(ren)(ren)等。目前，嫁(jia)接(jie)(jie)繁殖技(ji)術較為成熟，而人(ren)(ren)(ren)(ren)工嫁(jia)接(jie)(jie)效率較低，因此(ci)加大嫁(jia)接(jie)(jie)機(ji)(ji)器(qi)(qi)(qi)(qi)人(ren)(ren)(ren)(ren)的(de)研究(jiu)投入(ru)，推進(jin)高速和高質(zhi)的(de)嫁(jia)接(jie)(jie)機(ji)(ji)器(qi)(qi)(qi)(qi)人(ren)(ren)(ren)(ren)的(de)推廣與應用，可取得可觀的(de)直接(jie)(jie)經濟利益及生態(tai)環(huan)境價值。

嫁接(jie)機(ji)器人工作(zuo)(zuo)時只需操作(zuo)(zuo)者將砧木(mu)盤及接(jie)穗盤各自放入指定位置，便可(ke)自主完成抓穗、切苗、接(jie)合、固定和排苗等(deng)作(zuo)(zuo)業項目(mu)，省時高效(xiao)，成活率高。

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(ye)機器(qi)人作(zuo)業(ye)季節性較強。

農產品生產的季節性較強(qiang)，并且農(nong)(nong)業(ye)機器(qi)人(ren)(ren)的針對性較強(qiang)、功能單一(yi)。因此，農(nong)(nong)業(ye)機器(qi)人(ren)(ren)的使(shi)(shi)用(yong)也具(ju)有較強(qiang)的季節性，從而造成農(nong)(nong)業(ye)機器(qi)人(ren)(ren)的利用(yong)率低(di)，增(zeng)加了農(nong)(nong)業(ye)機器(qi)人(ren)(ren)的使(shi)(shi)用(yong)成本。

2、農業機(ji)器人作業環境復雜多變。

工業機器人作業環境(jing)(jing)比(bi)較固定，而農(nong)業機器人的作業環境(jing)(jing)一般難以(yi)預知。因(yin)此，農(nong)田作業的機器人需要(yao)有(you)較強的環境(jing)(jing)識別(bie)能力，且還要(yao)對不同環境(jing)(jing)有(you)不同的動(dong)作反應。

3、作業對象(xiang)的嬌嫩和復雜性。

農(nong)業(ye)機(ji)器人的(de)作(zuo)(zuo)業(ye)對象是農(nong)作(zuo)(zuo)物，而農(nong)作(zuo)(zuo)物的(de)嬌嫩性對農(nong)業(ye)機(ji)器人的(de)動作(zuo)(zuo)提出(chu)了更高的(de)要(yao)求：農(nong)業(ye)機(ji)器人的(de)執行(xing)末端與作(zuo)(zuo)業(ye)對象接觸(chu)時需要(yao)進(jin)行(xing)柔性處理；農(nong)業(ye)機(ji)器人的(de)作(zuo)(zuo)業(ye)對象形狀復雜，農(nong)作物的(de)生長發育受周圍環境的(de)影(ying)響較(jiao)大(da)，因此(ci)農(nong)作物的(de)空間形態(tai)具有很(hen)大(da)的(de)不(bu)確定性，從而要(yao)求農(nong)業(ye)機器人(ren)對不(bu)同(tong)的(de)空間形態(tai)進行判斷，以(yi)實現不(bu)同(tong)的(de)動作。

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4、農業機(ji)器人(ren)使(shi)用對象的特殊性(xing)。

農(nong)業機器人(ren)(ren)的(de)(de)使用(yong)對象是農(nong)民。隨著人(ren)(ren)口老齡(ling)化程度的(de)(de)提(ti)高，從事農(nong)業生產的(de)(de)人(ren)(ren)口也將步入老齡(ling)化時代(dai)。因此，需要農(nong)業機器人(ren)(ren)必須具有高可靠性和操作簡(jian)單等特(te)點(dian)。

5、農業機器人價格的特殊性。

農(nong)業(ye)機(ji)器人的前期研發投入較大，結構復雜，制(zhi)造成本較高，導致價格昂貴(gui)，超出(chu)了一般(ban)農(nong)民的承受能力。

農業機器人的發展現狀

美國

首先要介(jie)紹的世界超(chao)級大國——美國(guo)。美國(guo)明尼(ni)蘇達一家農業(ye)機械公司(si)研制除了(le)一款獨(du)特的(de)施(shi)(shi)肥(fei)機器(qi)(qi)人(ren)，它可以(yi)根(gen)據不同類型土壤的(de)實際(ji)情(qing)況(kuang)，制定(ding)不同的(de)施(shi)(shi)肥(fei)策(ce)略(lve)。由于機器(qi)(qi)人(ren)可以(yi)科學配比出(chu)最(zui)適量(liang)的(de)施(shi)(shi)肥(fei)方案，幾乎不會(hui)再(zai)出(chu)現(xian)肥(fei)料(liao)浪費的(de)情(qing)況(kuang)，大幅(fu)降(jiang)低了(le)農業(ye)成本。而且精通肥(fei)料(liao)學的(de)機器(qi)(qi)人(ren)還知(zhi)道如何施(shi)(shi)肥(fei)才能把對環境的(de)影(ying)響(xiang)降(jiang)到最(zui)低。

德國

接下來要介紹(shao)的是以嚴謹著稱(cheng)的德國。德國人(ren)一向以精通高精尖享譽世(shi)界，在人(ren)工智能領域他(ta)們又怎會(hui)落后(hou)?德國農業專家研制出(chu)的除(chu)草機器人BoniRob，可以(yi)在農場的各(ge)種地塊(kuai)間極速穿行，準確找到(dao)雜草并清除，每分(fen)鐘可以(yi)除掉120根雜(za)草，比人工和藥物(wu)除草都要快得(de)多。

英國

而在(zai)盛產蘑菇的(de)英國(guo)，希爾索農機(ji)研究所研制出了(le)一款可以(yi)高(gao)速采摘(zhai)蘑菇的(de)機(ji)器人(ren)(ren)，它的(de)采摘(zhai)效率是人(ren)(ren)工采摘(zhai)的(de)兩倍，每(mei)分鐘可以(yi)采摘(zhai)40個蘑(mo)菇。這款機器人(ren)通過(guo)視覺圖像分(fen)析軟件(jian)來識(shi)別蘑(mo)菇的數量和等級，然后用紅(hong)外線(xian)測距(ju)儀測定(ding)(ding)蘑(mo)菇的高度(du)，再由(you)真空吸柄根據(ju)計(ji)算(suan)得出的具(ju)體情況確定(ding)(ding)需要(yao)彎曲和扭轉的力度(du)，從而自動完成(cheng)蘑(mo)菇采(cai)摘(zhai)。

法國

最后要介(jie)紹的(de)(de)是以葡萄(tao)酒(jiu)聞名世界的(de)(de)法(fa)國。眾所周(zhou)知，法(fa)國的(de)(de)葡萄(tao)酒(jiu)業(ye)異常繁榮，由此帶來的(de)(de)是法(fa)國葡萄(tao)種植(zhi)業(ye)的(de)(de)發達。而當(dang)前法(fa)國種植(zhi)園(yuan)的(de)(de)工人們(men)(men)卻在擔心他(ta)們(men)(men)的(de)(de)工作將會被一款名叫(jiao)Wall-Ye的機器人取代。據(ju)悉，Wall-Ye是專為葡萄(tao)園所研發的(de)一款農業機器(qi)人，從植株修剪(jian)、監控土壤(rang)情況(kuang)到打(da)理藤(teng)蔓的(de)健(jian)康狀況(kuang)，所有種植園工人能做的(de)工作，Wall-Ye都能一手包(bao)辦。

中國

與國外相比(bi)，我國農業(ye)(ye)機器人研(yan)究與開(kai)發方面尚(shang)處于起步(bu)(bu)階段。我國農業(ye)(ye)機器人起步(bu)(bu)較晚，20世紀90年(nian)代中期(qi)，國內才開(kai)始了農(nong)業(ye)機器人技術的研發(fa)。

目前我國(guo)已開發出的農業(ye)機(ji)器(qi)(qi)(qi)人有：耕耘機(ji)器(qi)(qi)(qi)人、除草機(ji)器(qi)(qi)(qi)人、施肥機(ji)器(qi)(qi)(qi)人、噴藥(yao)機(ji)器(qi)(qi)(qi)人、蔬(shu)菜嫁接機(ji)器(qi)(qi)(qi)人、收(shou)割機(ji)器(qi)(qi)(qi)人、采摘機(ji)器(qi)(qi)(qi)人等(deng)。

農業機器人發展趨勢

由機(ji)器人技(ji)術帶(dai)動(dong)的(de)農(nong)業(ye)升級，正在為農(nong)民生活改善打(da)開新(xin)空間(jian)。農(nong)業(ye)機(ji)器人除了(le)可以從事種(zhong)植、打(da)農(nong)藥、收割等田地作業(ye)之外，還(huan)可以在畜牧養殖(zhi)業(ye)中發揮重要作用。機(ji)器人將給農(nong)業(ye)帶(dai)來一場新(xin)的(de)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、識別(bie)技(ji)術(shu)與普適(shi)計算(suan)等通(tong)信感知技(ji)術(shu)將農作物與物聯(lian)網連接起來(lai)，進(jin)行(xing)信息(xi)交換和通(tong)訊，以實(shi)現智能化識別(bie)、定位(wei)、跟蹤(zong)、監控和管理等功能。

隨著中國工(gong)業化(hua)、城鎮化(hua)和現代化(hua)的快速發(fa)(fa)展(zhan)，我國農業機器(qi)人的研發(fa)(fa)范圍亦(yi)在逐步擴(kuo)大。

科技部在(zai)《服(fu)務(wu)機器人科技發展(zhan)“十二(er)五”專項規劃》就(jiu)明確(que)提(ti)出把服(fu)務機器(qi)人產業培育成我國未(wei)來戰略性新興產業。按照(zhao)銷量(liang)年均12%增長(chang)，售價14萬美元一(yi)臺計算，至2021年，全球農業機器人(ren)的(de)銷售量將超過1.4萬臺，銷售額將超過20億美元。