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【原创】国产农业机器人发展漫谈
2019-01-28 09:11:39 阅读:2429
摘要2019新年伊始,国内某知名地产企业出现多位高管重新调整,旗下农业和机器人公司的业务也被放在了突出的位置。在其现代农业战略规划中更明确指出,将引入世界一流的农业生产技术、设备,发展公司+农户新模式。而提到最新的农业生产设备,则不得不说农业机器人。

【文/虞超】2019新年伊始,国内某知名地产企业出现多位高管重新调整,旗下农业和机器人公司的业务也被放在了突出的位置。在其现代农业战略规划中更明确指出,将引入世界一流的农业生产技术、设备,发展公司+农户新模式。而提到最新的农业生产设备,则不得不说农业机器人。

近年来,随着设施农业、精准农业和高新技术的发展,特别是土地流转与农业生产规模化、集约化的加剧,以及人工作业成本的不断攀升,农业机器人成为替代繁重体力劳动、改善生产条件、提高收获生产效率的关键装备,也是国际农业装备产业技术竞争焦点之一。

各国发展概况

日本是农业机器人研究最早、同时也是市场发育最为成熟的国家之一。目前,日本已研制出育苗机器人、扦插机器人、嫁接机器人、番茄采摘机器人、葡萄采摘机器人、黄瓜采摘机器人、农药喷洒机器人、施肥机器人和移栽机器人等多种农业生产机器人,在理论与应用方面都居世界前列。

由于领土广阔及自身先进的工业技术,美国研究的重点在于行走式农业机器人,在理论与技术上都比较成熟。典型代表是美国新荷兰农业机械公司发明的多用途自动化联合收割机器人,很适合在美国一些专属农垦区的大片规划整齐的农田里收割庄稼。另外比较典型的还有斯坦福某公司开发的智能生菜生产机器人,可以实现生菜的精耕细作、施肥除草等。

其他国家农业机器人研究与应用方面比较有代表性的有:澳大利亚发明的牧羊犬机器人,它能在农场上代替传统的放牧劳力;德国农业专家采用计算机、全球定位系统和灵巧的多用途拖拉机综合技术,研制出可准确施用除草剂的除草机器人;法国发明的专门服务于葡萄园的机器人,几乎能代替种植园工人的所有工作,包括修剪藤蔓、剪除嫩芽、监控土壤和藤蔓的健康状况等;西班牙发明的采摘柑橘机器人,能够依托机器视觉技术从桔子的颜色、大小判断出是否成熟并控制机械手进行采摘;英国西尔索研究所开发的采蘑菇机器人可以确定哪些蘑菇可以采摘以及属于哪种等级,然后测出其高度以便进行采摘。

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。目前我们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。

面临的问题

虽然农业机器人研究已取得很大进展,但目前农业机器人距实用普及还有很长一段距离。推广与普及的主要瓶颈有两点:一是农业机器人制造成本问题,二是农业机器人智能化程度问题: 

目前研制出来的农业机器人大都只针对农业生产某一环节的某一项作业而言,农业生产的特征之一是季节性强,造成了农业机器人的使用效率低,间接地增加了农业机器人的成本。其性价比不能满足市场的需要,成为制约农业机器人商业化和进一步研究应用的瓶颈问题。比如采摘机器人,由于草莓、黄瓜等经济作物生产的季节性,如果采摘机器人只能用于一种农作物的采摘,那么该机器人一年工作的时间有限。由于只有当农业机器人的生产成本低于人工收获成本时,农业机器人才能得到推广,这无疑对农业机器人的成本控制提出了较高的要求。

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。现阶段农业工程领域的专家纷纷把研究重心从机械部分转向机器视觉、人工智能方面,力图解决农业机器人的智能问题。从目前的技术水平来看,在自动导航、视觉辨识定位等方面已有成熟的解决方案,但总的来讲,目前智能系统的发展还不够完善,很多任务无法由农业机器人单独完成;另一方面,即使是农业机器人具备了相当的智能,能够完成某种任务,然而由于其制造成本过高,开发难度极大而难以实际应用。