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，能感覺并適應作物種類或環境變化，有檢測(如視覺等(deng))和(he)演(yan)算等人(ren)工(gong)智能的(de)新一(yi)(yi)代無人(ren)自動操作機(ji)械。同工(gong)業(ye)機(ji)器人(ren)或者其(qi)他領(ling)域(yu)機(ji)器人(ren)相(xiang)比(bi)，農業(ye)機(ji)器人(ren)工(gong)作環(huan)境(jing)多變，以非結構環(huan)境(jing)為主，工(gong)作任務(wu)具(ju)有(you)極大的(de)挑戰性。因此(ci)，一(yi)(yi)般而言，農業(ye)機(ji)器人(ren)對智能化程度的(de)要求要遠高(gao)于(yu)其(qi)他領(ling)域(yu)機(ji)器人(ren)。

農業機器人如何產生的

農業機器(qi)人的歷史分為兩個(ge)階段，2000年以前農業機(ji)器人是機(ji)械電(dian)器自動化設備，2000年以后是加(jia)入人工智(zhi)能、機器視覺等(deng)新技術的自動化設(she)備。

上世紀80年代開(kai)始，一些發達國(guo)家由于(yu)(yu)地多人(ren)少的(de)(de)原因，就已(yi)經(jing)開(kai)始致力于(yu)(yu)農(nong)業機器(qi)(qi)人(ren)的(de)(de)研發工作，并相(xiang)繼研制出(chu)了嫁接(jie)、扦插、移栽和(he)采摘等多種農(nong)業生產機器(qi)(qi)人(ren)。機器(qi)(qi)人(ren)在農(nong)業領域的(de)(de)出(chu)現(xian)和(he)應用，為(wei)這些國(guo)家的(de)(de)農(nong)業自動化、精(jing)準(zhun)化、智(zhi)能化發展帶(dai)來了強勁(jing)動力。

農業機器(qi)人發展歷史

2007年掃描果實并收集土壤(rang)、種子數據的(de)Ag Tracker被(bei)發明出來。

2012年能夠在植物育苗室(shi)內移動盆栽樹(shu)苗的(de)機器人——收(shou)獲運輸(shu)車(che)HV-100被(bei)研發出來(lai)，同年能夠除去生菜(cai)土地(di)里多余種子(zi)的生菜(cai)機器人Lettuce bot誕生，2012年還誕(dan)生了剪除或者栽培(pei)葡(pu)萄藤的Wall-Ye機(ji)器人(ren)，該(gai)機(ji)器人(ren)能(neng)夠收集土壤健康狀況(kuang)和(he)葡萄(tao)庫存的數(shu)據。

2013年(nian)采摘草(cao)莓(mei)(mei)的(de)(de)機(ji)器人出生，該機(ji)器人使(shi)用(yong)兩(liang)個(ge)數碼(ma)相機(ji)來拍攝(she)草(cao)莓(mei)(mei)的(de)(de)顏色，判斷(duan)草(cao)莓(mei)(mei)的(de)(de)成熟(shu)程度，并(bing)且采摘已熟(shu)的(de)(de)草(cao)莓(mei)(mei)。

目前(qian)種(zhong)植水(shui)稻的(de)(de)機器人正在研發中(zhong)，該機器人能夠分(fen)析(xi)田地的(de)(de)貧瘠等(deng)環境(jing)。

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(mei)機器人、采摘柑桔機器人）等。

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1、大田生產農業機(ji)器人

大田(tian)用農業機(ji)器(qi)人(ren)有大田(tian)播種機(ji)器(qi)人(ren)、大田(tian)收獲機(ji)器(qi)人(ren)、大田(tian)植保機(ji)器(qi)人(ren)、大田(tian)耕作機(ji)器(qi)人(ren)以及大田(tian)移(yi)栽機(ji)器(qi)人(ren)等。

大田果(guo)蔬采(cai)摘作(zuo)業(ye)(ye)是(shi)生產鏈(lian)中最(zui)耗時和費(fei)力的(de)生產環節之一(yi)。另外，采(cai)摘作(zuo)業(ye)(ye)季節性(xing)強(qiang)，勞動強(qiang)度大，費(fei)用(yong)(yong)高(gao)，因此(ci)保證(zheng)果(guo)實(shi)適時采(cai)收(shou)、降低收(shou)獲作(zuo)業(ye)(ye)強(qiang)度及(ji)用(yong)(yong)工(gong)費(fei)用(yong)(yong)是(shi)保證(zheng)農業(ye)(ye)增(zeng)收(shou)的(de)重要途徑。然而(er)，由(you)于(yu)采(cai)摘作(zuo)業(ye)(ye)的(de)復雜性(xing)，采(cai)摘自動化程度仍然很低。目前，國內外水果(guo)采(cai)摘作(zuo)業(ye)(ye)基本上都是(shi)人工(gong)進行，其費(fei)用(yong)(yong)約占成本的(de)30%～50%，并且時(shi)間較為(wei)集(ji)中，勞(lao)動量(liang)大，工(gong)時(shi)緊張。大田(tian)果蔬采摘(zhai)機(ji)器人(ren)作(zuo)為(wei)農業機(ji)器人(ren)的重要類型，在降低(di)工(gong)人(ren)勞(lao)動強度(du)和(he)生產(chan)費用、提(ti)高勞(lao)動生產(chan)率(lv)和(he)產(chan)品質量(liang)、保(bao)證(zheng)果實適時(shi)采收(shou)等方面具有巨大的發展潛(qian)力。

2、設(she)施(shi)農業機(ji)器人

設施農業用機器人有嫁接機器人、花卉插枝機器人、蔬(shu)菜(cai)收獲機器(qi)人(ren)(ren)(ren)(ren)、植物工廠機器(qi)人(ren)(ren)(ren)(ren)和分(fen)揀機器(qi)人(ren)(ren)(ren)(ren)等(deng)。其中，嫁接(jie)機器(qi)人(ren)(ren)(ren)(ren)包(bao)括蔬(shu)菜(cai)嫁接(jie)機器(qi)人(ren)(ren)(ren)(ren)和油(you)茶嫁接(jie)機器(qi)人(ren)(ren)(ren)(ren)等(deng)。目前(qian)，嫁接(jie)繁殖(zhi)技(ji)術較為成熟，而人(ren)(ren)(ren)(ren)工嫁接(jie)效率較低，因此加大嫁接(jie)機器(qi)人(ren)(ren)(ren)(ren)的(de)(de)研究(jiu)投(tou)入(ru)，推(tui)進高(gao)速(su)和高(gao)質(zhi)的(de)(de)嫁接(jie)機器(qi)人(ren)(ren)(ren)(ren)的(de)(de)推(tui)廣與(yu)應用(yong)，可取得可觀(guan)的(de)(de)直接(jie)經濟利(li)益(yi)及生態環境價值。

嫁接機(ji)器人工作時只需操作者(zhe)將(jiang)砧木盤及接穗盤各自(zi)放入(ru)指定(ding)位置，便(bian)可自(zi)主完成抓穗、切苗、接合、固定(ding)和排苗等作業項目，省時高效，成活(huo)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、農業機器人作(zuo)業季(ji)節性較(jiao)強。

農(nong)產品生產的季節(jie)性(xing)較強，并且農(nong)業(ye)機(ji)器(qi)(qi)人的(de)(de)(de)針對性(xing)較強、功能單一。因此，農(nong)業(ye)機(ji)器(qi)(qi)人的(de)(de)(de)使用(yong)也(ye)具有較強的(de)(de)(de)季節(jie)性(xing)，從而造成農(nong)業(ye)機(ji)器(qi)(qi)人的(de)(de)(de)利用(yong)率低，增加了農(nong)業(ye)機(ji)器(qi)(qi)人的(de)(de)(de)使用(yong)成本。

2、農業機器人作(zuo)業環(huan)境復雜多(duo)變。

工業機(ji)器(qi)人(ren)作業環(huan)境比(bi)較固定，而農(nong)業機(ji)器(qi)人(ren)的作業環(huan)境一般難以預知(zhi)。因此，農(nong)田作業的機(ji)器(qi)人(ren)需要(yao)有較強的環(huan)境識別能力，且(qie)還(huan)要(yao)對(dui)不(bu)(bu)同(tong)環(huan)境有不(bu)(bu)同(tong)的動作反應。

3、作業對象的嬌(jiao)嫩(nen)和復雜性。

農(nong)(nong)業(ye)機器人(ren)(ren)的(de)作(zuo)(zuo)業(ye)對(dui)象是農(nong)(nong)作(zuo)(zuo)物，而農(nong)(nong)作(zuo)(zuo)物的(de)嬌(jiao)嫩(nen)性(xing)對(dui)農(nong)(nong)業(ye)機器人(ren)(ren)的(de)動作(zuo)(zuo)提出了更高的(de)要求：農(nong)(nong)業(ye)機器人(ren)(ren)的(de)執行末端(duan)與(yu)作(zuo)(zuo)業(ye)對(dui)象接觸時(shi)需要進行柔性(xing)處(chu)理；農(nong)(nong)業(ye)機器人(ren)(ren)的(de)作(zuo)(zuo)業(ye)對(dui)象形狀復雜(za)，農作(zuo)物(wu)的(de)(de)生長發育受周圍(wei)環境的(de)(de)影響較大(da)，因此(ci)農作(zuo)物(wu)的(de)(de)空(kong)間(jian)形(xing)態具有很大(da)的(de)(de)不確定性，從而要求農業機(ji)器人對不同(tong)的(de)(de)空(kong)間(jian)形(xing)態進行判斷，以實(shi)現(xian)不同(tong)的(de)(de)動作(zuo)。

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4、農(nong)業機(ji)器人使用對象(xiang)的(de)特(te)殊性。

農業(ye)機器人(ren)的(de)使用(yong)對象(xiang)是農民。隨著人(ren)口老齡(ling)化程度的(de)提高，從事農業(ye)生產的(de)人(ren)口也將步入老齡(ling)化時代。因(yin)此，需要(yao)農業(ye)機器人(ren)必須具有高可靠性和操(cao)作簡(jian)單等(deng)特點。

5、農業機器(qi)人(ren)價格(ge)的(de)特(te)殊性。

農(nong)業機(ji)器人的前期(qi)研發投入(ru)較大，結構復雜，制造(zao)成本(ben)較高，導致價格昂(ang)貴，超出了一般農(nong)民的承受能(neng)力(li)。

農業機器人的發展現狀

美國

首(shou)先要介紹的世界(jie)超級大國(guo)——美(mei)國。美(mei)國明尼蘇達一家農業機(ji)械公司研(yan)制除了(le)一款獨特的(de)(de)施肥(fei)機(ji)器人，它可以根(gen)據不同類型(xing)土壤(rang)的(de)(de)實際(ji)情況(kuang)(kuang)，制定不同的(de)(de)施肥(fei)策略。由于(yu)機(ji)器人可以科學配比(bi)出(chu)最(zui)(zui)適量的(de)(de)施肥(fei)方案，幾乎不會再出(chu)現(xian)肥(fei)料浪費的(de)(de)情況(kuang)(kuang)，大(da)幅降低(di)(di)了(le)農業成(cheng)本。而且精通肥(fei)料學的(de)(de)機(ji)器人還知道如(ru)何施肥(fei)才能(neng)把對環境的(de)(de)影響降到最(zui)(zui)低(di)(di)。

德國

接下來要介紹的(de)是以(yi)嚴謹(jin)著稱的(de)德(de)國(guo)。德(de)國(guo)人一向(xiang)以(yi)精通(tong)高精尖(jian)享譽(yu)世(shi)界，在人工智(zhi)能領域(yu)他(ta)們又怎會落后(hou)?德國(guo)農(nong)業專家(jia)研制(zhi)出的(de)除草(cao)機器人BoniRob，可以在農場的各種地(di)塊間極速(su)穿行，準確找到(dao)雜草并清(qing)除，每分鐘可以除掉120根雜草，比人工(gong)和藥物除草都要快得多。

英國

而在盛產蘑菇的英(ying)國(guo)，希爾索(suo)農機研究(jiu)所研制出了一款可以高(gao)速采(cai)(cai)摘(zhai)蘑菇的機器人，它(ta)的采(cai)(cai)摘(zhai)效率是人工(gong)采(cai)(cai)摘(zhai)的兩倍，每分(fen)鐘可以采(cai)(cai)摘(zhai)40個蘑菇(gu)。這款機(ji)器人(ren)通(tong)過視覺圖(tu)像分析軟件來識別蘑菇(gu)的(de)數(shu)量(liang)和(he)等級，然后用紅外線測(ce)距(ju)儀測(ce)定(ding)蘑菇(gu)的(de)高度(du)，再由(you)真空(kong)吸柄(bing)根據計算得出的(de)具(ju)體情況確定(ding)需(xu)要彎曲和(he)扭轉的(de)力度(du)，從而自(zi)動(dong)完成蘑菇(gu)采(cai)摘。

法國

最后(hou)要介紹的(de)(de)(de)(de)是以葡(pu)萄(tao)酒聞(wen)名世界的(de)(de)(de)(de)法國。眾所周知(zhi)，法國的(de)(de)(de)(de)葡(pu)萄(tao)酒業異常繁榮(rong)，由此帶來的(de)(de)(de)(de)是法國葡(pu)萄(tao)種(zhong)植業的(de)(de)(de)(de)發達。而當(dang)前法國種(zhong)植園的(de)(de)(de)(de)工人們卻(que)在(zai)擔(dan)心他們的(de)(de)(de)(de)工作將會被一款(kuan)名叫Wall-Ye的機器人取代。據悉，Wall-Ye是專為葡萄(tao)園(yuan)所研發的(de)一款農(nong)業機器人(ren)，從植株修剪、監控土壤情況到打(da)理藤蔓的(de)健康狀(zhuang)況，所有(you)種植園(yuan)工(gong)人(ren)能做的(de)工(gong)作，Wall-Ye都能一手(shou)包辦。

中國

與國外相比，我(wo)國農業(ye)機(ji)器(qi)人(ren)研究與開發方(fang)面尚處于起(qi)步(bu)階段。我(wo)國農業(ye)機(ji)器(qi)人(ren)起(qi)步(bu)較晚，20世(shi)紀90年代中(zhong)期(qi)，國內才(cai)開始了(le)農業機器人技術的研發(fa)。

目前我國已(yi)開(kai)發出的農業機(ji)器(qi)(qi)人(ren)(ren)有：耕耘機(ji)器(qi)(qi)人(ren)(ren)、除草機(ji)器(qi)(qi)人(ren)(ren)、施肥(fei)機(ji)器(qi)(qi)人(ren)(ren)、噴藥機(ji)器(qi)(qi)人(ren)(ren)、蔬菜嫁(jia)接機(ji)器(qi)(qi)人(ren)(ren)、收割機(ji)器(qi)(qi)人(ren)(ren)、采(cai)摘機(ji)器(qi)(qi)人(ren)(ren)等。

農業機器人發展趨勢

由機器(qi)人技術(shu)帶動的(de)(de)農業(ye)升級(ji)，正在為農民生活(huo)改(gai)善打開新空間。農業(ye)機器(qi)人除(chu)了(le)可以從事種(zhong)植(zhi)、打農藥、收(shou)割等田地(di)作(zuo)業(ye)之外(wai)，還(huan)可以在畜牧養殖業(ye)中發揮重要作(zuo)用(yong)。機器(qi)人將給農業(ye)帶來一場新的(de)(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。并通過智能感(gan)知、識別技術(shu)與普適(shi)計算等通信感(gan)知技術(shu)將農作物與物聯網連接起來，進(jin)行(xing)信息交換(huan)和(he)通訊(xun)，以實現(xian)智能化識別、定位、跟蹤、監控和(he)管理等功能。

隨著中國(guo)工業化(hua)、城鎮化(hua)和(he)現代化(hua)的快(kuai)速發展(zhan)，我(wo)國(guo)農(nong)業機器人(ren)的研(yan)發范圍(wei)亦在逐步擴大(da)。

科技部在《服務機(ji)器人科技發(fa)展(zhan)“十(shi)二五”專項規劃(hua)》就明確提出把服務機器人產(chan)業(ye)培育成我國未來戰略(lve)性新興產(chan)業(ye)。按照銷量年均12%增長，售價(jia)14萬美元(yuan)一臺計(ji)算，至2021年，全球(qiu)農(nong)業機器人的(de)銷售(shou)量將超過1.4萬臺，銷售額(e)將超過20億(yi)美元。