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，能感覺并適應作物種類(lei)或環境變化(hua)，有檢測(ce)(如(ru)視(shi)覺等)和演算等(deng)人(ren)工(gong)智能的(de)新一(yi)代無(wu)人(ren)自動(dong)操作(zuo)機械。同工(gong)業(ye)機器(qi)(qi)人(ren)或者其(qi)他領域機器(qi)(qi)人(ren)相比，農業(ye)機器(qi)(qi)人(ren)工(gong)作(zuo)環境(jing)多變，以非結構環境(jing)為主，工(gong)作(zuo)任務具有極(ji)大(da)的(de)挑戰性(xing)。因此(ci)，一(yi)般而(er)言，農業(ye)機器(qi)(qi)人(ren)對(dui)智能化程度的(de)要求要遠高于其(qi)他領域機器(qi)(qi)人(ren)。

農業機器人如何產生的

農業機器人的歷史分為兩個(ge)階段，2000年以前(qian)農業(ye)機器人(ren)是機械電(dian)器自動(dong)化設備，2000年以后是加入人工智能、機器視覺(jue)等(deng)新技術的自動化(hua)設備。

上世紀80年代(dai)開(kai)始，一些發達國家(jia)由于地多(duo)人少的(de)(de)原因，就已經(jing)開(kai)始致力(li)于農(nong)業(ye)機器(qi)人的(de)(de)研發工作，并相繼研制出(chu)了嫁(jia)接(jie)、扦(qian)插、移栽和(he)采摘(zhai)等(deng)多(duo)種農(nong)業(ye)生產機器(qi)人。機器(qi)人在農(nong)業(ye)領域的(de)(de)出(chu)現(xian)和(he)應(ying)用，為這些國家(jia)的(de)(de)農(nong)業(ye)自動化、精準化、智能化發展帶來了強勁動力(li)。

農業機器人發展歷史

2007年掃描果實并收(shou)集土(tu)壤、種子數據的(de)Ag Tracker被發明出來(lai)。

2012年(nian)能夠在植物育苗室內移(yi)動(dong)盆栽(zai)樹(shu)苗的(de)機器(qi)人(ren)——收獲運(yun)輸車HV-100被研發出(chu)來，同年(nian)能夠除去生菜土地(di)里多余種子的生菜機器人Lettuce bot誕生，2012年還誕生了剪除或者栽(zai)培(pei)葡萄(tao)藤的Wall-Ye機器人，該(gai)機器人能夠收集(ji)土壤健康狀況和(he)葡萄(tao)庫(ku)存的數據。

2013年采摘(zhai)草莓的(de)機(ji)器人出生，該機(ji)器人使用兩(liang)個數碼相機(ji)來拍攝草莓的(de)顏色，判斷草莓的(de)成(cheng)熟(shu)程度，并且采摘(zhai)已熟(shu)的(de)草莓。

目前種(zhong)植水(shui)稻(dao)的機器人正(zheng)在研發中，該機器人能(neng)夠分析田(tian)地(di)的貧瘠等環境(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(fan)茄收獲機器(qi)人）、采摘機器人（如采(cai)摘草莓機器人、采(cai)摘柑桔機(ji)器人）等。

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1、大(da)田生產農業機器人

大(da)田(tian)用農業機(ji)器(qi)人(ren)有大(da)田(tian)播種機(ji)器(qi)人(ren)、大(da)田(tian)收(shou)獲(huo)機(ji)器(qi)人(ren)、大(da)田(tian)植保(bao)機(ji)器(qi)人(ren)、大(da)田(tian)耕作(zuo)機(ji)器(qi)人(ren)以及大(da)田(tian)移栽(zai)機(ji)器(qi)人(ren)等。

大田果(guo)蔬采摘(zhai)作(zuo)業(ye)(ye)是(shi)生(sheng)產(chan)鏈中最耗時(shi)和費(fei)力(li)的生(sheng)產(chan)環節之一。另外(wai)，采摘(zhai)作(zuo)業(ye)(ye)季(ji)節性強(qiang)，勞動強(qiang)度大，費(fei)用(yong)高(gao)，因此(ci)保證果(guo)實適(shi)時(shi)采收、降低收獲(huo)作(zuo)業(ye)(ye)強(qiang)度及用(yong)工(gong)費(fei)用(yong)是(shi)保證農(nong)業(ye)(ye)增收的重(zhong)要途徑(jing)。然(ran)而，由于采摘(zhai)作(zuo)業(ye)(ye)的復雜性，采摘(zhai)自動化(hua)程度仍(reng)然(ran)很低。目前，國內外(wai)水果(guo)采摘(zhai)作(zuo)業(ye)(ye)基本上都是(shi)人(ren)工(gong)進行(xing)，其(qi)費(fei)用(yong)約占成本的30%～50%，并且(qie)時(shi)間較(jiao)為(wei)集(ji)中(zhong)，勞動量(liang)大(da)，工(gong)時(shi)緊張。大(da)田果蔬采(cai)摘機器人作(zuo)為(wei)農業機器人的(de)重要類型，在(zai)降(jiang)低(di)工(gong)人勞動強度(du)和生產(chan)費用、提(ti)高(gao)勞動生產(chan)率和產(chan)品質量(liang)、保證果實適時(shi)采(cai)收(shou)等(deng)方面具有巨(ju)大(da)的(de)發(fa)展潛力。

2、設施(shi)農業機器(qi)人

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(huo)機(ji)(ji)(ji)器(qi)(qi)(qi)人(ren)(ren)(ren)(ren)、植物(wu)工廠機(ji)(ji)(ji)器(qi)(qi)(qi)人(ren)(ren)(ren)(ren)和分揀機(ji)(ji)(ji)器(qi)(qi)(qi)人(ren)(ren)(ren)(ren)等。其中，嫁(jia)接(jie)機(ji)(ji)(ji)器(qi)(qi)(qi)人(ren)(ren)(ren)(ren)包括(kuo)蔬菜嫁(jia)接(jie)機(ji)(ji)(ji)器(qi)(qi)(qi)人(ren)(ren)(ren)(ren)和油(you)茶嫁(jia)接(jie)機(ji)(ji)(ji)器(qi)(qi)(qi)人(ren)(ren)(ren)(ren)等。目前，嫁(jia)接(jie)繁(fan)殖(zhi)技術較為成熟，而人(ren)(ren)(ren)(ren)工嫁(jia)接(jie)效(xiao)率較低，因此加大(da)嫁(jia)接(jie)機(ji)(ji)(ji)器(qi)(qi)(qi)人(ren)(ren)(ren)(ren)的(de)研究(jiu)投入，推(tui)進高速和高質的(de)嫁(jia)接(jie)機(ji)(ji)(ji)器(qi)(qi)(qi)人(ren)(ren)(ren)(ren)的(de)推(tui)廣與應用，可(ke)取得可(ke)觀的(de)直接(jie)經濟利益及生態環境價值(zhi)。

嫁(jia)接(jie)機器人工作時只(zhi)需操作者將砧木盤(pan)及(ji)接(jie)穗盤(pan)各(ge)自(zi)(zi)放入(ru)指定位置(zhi)，便(bian)可自(zi)(zi)主完(wan)成(cheng)抓穗、切苗、接(jie)合(he)、固定和(he)排(pai)苗等作業項(xiang)目，省時高效，成(cheng)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(ye)機器人作業(ye)季節性較強。

農產(chan)品生產(chan)的季(ji)節性較(jiao)強，并(bing)且(qie)農(nong)(nong)業(ye)(ye)機器人的(de)(de)針對(dui)性較(jiao)強、功能單一(yi)。因此，農(nong)(nong)業(ye)(ye)機器人的(de)(de)使用(yong)也具有較(jiao)強的(de)(de)季(ji)節性，從而造(zao)成農(nong)(nong)業(ye)(ye)機器人的(de)(de)利用(yong)率低(di)，增(zeng)加了農(nong)(nong)業(ye)(ye)機器人的(de)(de)使用(yong)成本。

2、農業機器人作(zuo)業環境復雜(za)多變。

工(gong)業(ye)(ye)機(ji)器人(ren)(ren)(ren)作(zuo)(zuo)業(ye)(ye)環(huan)境比(bi)較(jiao)(jiao)固定，而農(nong)業(ye)(ye)機(ji)器人(ren)(ren)(ren)的作(zuo)(zuo)業(ye)(ye)環(huan)境一(yi)般難以預知(zhi)。因(yin)此(ci)，農(nong)田(tian)作(zuo)(zuo)業(ye)(ye)的機(ji)器人(ren)(ren)(ren)需要有(you)(you)較(jiao)(jiao)強的環(huan)境識別能力，且(qie)還要對(dui)不同環(huan)境有(you)(you)不同的動(dong)作(zuo)(zuo)反應。

3、作業對象的嬌嫩和復雜(za)性。

農(nong)(nong)(nong)業(ye)機(ji)(ji)器人(ren)的(de)(de)作(zuo)業(ye)對(dui)象(xiang)是農(nong)(nong)(nong)作(zuo)物，而(er)農(nong)(nong)(nong)作(zuo)物的(de)(de)嬌嫩(nen)性(xing)對(dui)農(nong)(nong)(nong)業(ye)機(ji)(ji)器人(ren)的(de)(de)動作(zuo)提(ti)出了更(geng)高的(de)(de)要(yao)求(qiu)：農(nong)(nong)(nong)業(ye)機(ji)(ji)器人(ren)的(de)(de)執行末(mo)端與作(zuo)業(ye)對(dui)象(xiang)接觸時需要(yao)進行柔性(xing)處理；農(nong)(nong)(nong)業(ye)機(ji)(ji)器人(ren)的(de)(de)作(zuo)業(ye)對(dui)象(xiang)形狀復雜(za)，農作(zuo)物的(de)生長發育(yu)受周(zhou)圍環(huan)境的(de)影響較大，因此農作(zuo)物的(de)空(kong)間形態具有很大的(de)不確(que)定性，從而要求(qiu)農業機(ji)器人(ren)對不同(tong)的(de)空(kong)間形態進行判(pan)斷，以實現不同(tong)的(de)動作(zuo)。

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4、農業機器人使用對象的特殊性。

農(nong)業機(ji)器人(ren)的(de)使用對象是農(nong)民(min)。隨著人(ren)口老(lao)齡化程度的(de)提高，從(cong)事農(nong)業生(sheng)產的(de)人(ren)口也將步入老(lao)齡化時(shi)代。因此，需要農(nong)業機(ji)器人(ren)必須具(ju)有高可靠性和操作簡單(dan)等特點。

5、農業機(ji)器人價格的特殊性。

農業機器人的(de)前期研發投入較大，結構復(fu)雜，制(zhi)造成(cheng)本較高，導致價格昂貴，超出了一(yi)般農民(min)的(de)承受能力。

農業機器人的發展現狀

美國

首先要介紹的世界超(chao)級大國(guo)——美國(guo)。美國(guo)明尼(ni)蘇達(da)一家農業機械公司研制除了(le)一款(kuan)獨特的施(shi)肥(fei)機器(qi)人，它可以根據不(bu)(bu)同類型土壤的實際情(qing)況，制定(ding)不(bu)(bu)同的施(shi)肥(fei)策略。由于機器(qi)人可以科學配(pei)比出最適量(liang)的施(shi)肥(fei)方(fang)案，幾乎不(bu)(bu)會再出現(xian)肥(fei)料浪費的情(qing)況，大(da)幅降(jiang)低(di)了(le)農業成本(ben)。而且精通肥(fei)料學的機器(qi)人還知道(dao)如何(he)施(shi)肥(fei)才能(neng)把對環境的影響降(jiang)到最低(di)。

德國

接下(xia)來(lai)要介(jie)紹(shao)的(de)是以嚴(yan)謹著稱的(de)德國(guo)。德國(guo)人一向以精(jing)通(tong)高(gao)精(jing)尖享譽世界，在人工智能領域他們又怎會落后?德(de)國農業專家研(yan)制出的除草(cao)機(ji)器人BoniRob，可以在農場的(de)各(ge)種地塊(kuai)間極(ji)速(su)穿行，準確找到雜草并(bing)清除(chu)(chu)，每分鐘可以除(chu)(chu)掉120根(gen)雜草，比人(ren)工和(he)藥物除(chu)草都(dou)要快得多。

英國

而在(zai)盛產(chan)蘑(mo)菇(gu)的英國，希爾索農(nong)機研(yan)究所研(yan)制(zhi)出了一款可(ke)以高(gao)速采(cai)摘(zhai)蘑(mo)菇(gu)的機器人(ren)(ren)，它的采(cai)摘(zhai)效率是人(ren)(ren)工采(cai)摘(zhai)的兩(liang)倍，每分鐘可(ke)以采(cai)摘(zhai)40個蘑菇(gu)。這(zhe)款(kuan)機器(qi)人通過(guo)視覺圖像分(fen)析軟件來識別蘑菇(gu)的(de)(de)(de)數量和(he)等級，然后用紅外(wai)線(xian)測(ce)距儀測(ce)定(ding)蘑菇(gu)的(de)(de)(de)高度，再由真(zhen)空吸柄(bing)根據計算得出的(de)(de)(de)具體情況確定(ding)需要彎(wan)曲和(he)扭轉(zhuan)的(de)(de)(de)力度，從而自動完成蘑菇(gu)采摘。

法國

最后要介(jie)紹的(de)(de)是(shi)以(yi)葡(pu)萄(tao)酒聞(wen)名世(shi)界的(de)(de)法國。眾所周知(zhi)，法國的(de)(de)葡(pu)萄(tao)酒業異常繁榮(rong)，由(you)此帶(dai)來的(de)(de)是(shi)法國葡(pu)萄(tao)種植(zhi)業的(de)(de)發達。而當前法國種植(zhi)園的(de)(de)工(gong)人們卻在擔(dan)心他們的(de)(de)工(gong)作將會被一款(kuan)名叫Wall-Ye的(de)機(ji)器人取(qu)代。據悉(xi)，Wall-Ye是專為葡(pu)萄園所(suo)研(yan)發的一款農(nong)業機器人，從植株修(xiu)剪、監控土壤情況到打理藤蔓(man)的健康狀況，所(suo)有種植園工人能做的工作，Wall-Ye都能一手包(bao)辦。

中國

與(yu)(yu)國外相比，我國農業(ye)(ye)機(ji)器人(ren)研(yan)究(jiu)與(yu)(yu)開(kai)發方面(mian)尚處(chu)于起步階段。我國農業(ye)(ye)機(ji)器人(ren)起步較晚，20世紀90年(nian)代(dai)中(zhong)期，國內才開始了農業機(ji)器人技術(shu)的研發。

目前我國已開發出的農(nong)業(ye)機器人(ren)(ren)有(you)：耕耘機器人(ren)(ren)、除(chu)草機器人(ren)(ren)、施肥機器人(ren)(ren)、噴藥機器人(ren)(ren)、蔬菜嫁接機器人(ren)(ren)、收(shou)割(ge)機器人(ren)(ren)、采摘機器人(ren)(ren)等。

農業機器人發展趨勢

由機器(qi)(qi)人技(ji)術帶(dai)動的農業(ye)(ye)升級，正在(zai)(zai)為農民生(sheng)活(huo)改善打開新(xin)空間。農業(ye)(ye)機器(qi)(qi)人除(chu)了(le)可以(yi)從(cong)事種植、打農藥、收割等田(tian)地作(zuo)業(ye)(ye)之外，還可以(yi)在(zai)(zai)畜牧(mu)養殖業(ye)(ye)中發揮重要作(zuo)用。機器(qi)(qi)人將(jiang)給農業(ye)(ye)帶(dai)來一場新(xin)的變(bian)革(ge)。

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)(tong)過智能感知(zhi)、識別(bie)(bie)技術與(yu)普適計算等(deng)通(tong)(tong)信感知(zhi)技術將(jiang)農作(zuo)物與(yu)物聯網(wang)連接起來，進行(xing)信息(xi)交(jiao)換和(he)通(tong)(tong)訊，以實現智能化識別(bie)(bie)、定位(wei)、跟蹤(zong)、監控和(he)管理等(deng)功能。

隨著中國工業(ye)化、城鎮(zhen)化和(he)現代化的(de)快速發(fa)展，我國農(nong)業(ye)機器人(ren)的(de)研發(fa)范圍亦(yi)在逐步擴大。

科(ke)技部在《服務機(ji)器人(ren)科(ke)技發(fa)展“十二五”專項規劃》就明確提(ti)出把服務機(ji)器人產業培育成我國未來(lai)戰略性新興(xing)產業。按照銷(xiao)量(liang)年均12%增長(chang)，售價14萬美元(yuan)一臺計算，至2021年，全球農業機器人(ren)的銷售量將(jiang)超過1.4萬臺(tai)，銷(xiao)售額將超(chao)過20億美元。