农业机器人的现状与未来发展趋势

杨萍萍，黄晓诗，边晓蓉

（成都理工大学 旅游与城乡规划学院，四川 成都 610059）

农业机器人的现状与未来发展趋势

杨萍萍，黄晓诗，边晓蓉

（成都理工大学 旅游与城乡规划学院，四川 成都 610059）

农业机器人的普及使用是农业机械化发展的最高阶段。自20世纪80年代开始,发达国家已开始研发及试用农业机器人。我国在耕耘机器人、除草机器人、施肥机器人、喷药机器人、苗类移栽机器人、采摘机器人等的研发方面取得了一定成果。但农业机器人由于开发难度大、使用成本高、作业环境特殊等原因,还不能象工业机器人那样得到广泛推广。

农业机器人；智能化农机；发展前景

1 国内外农业机器人研究现状

（1）发达国家农业机器人的研发概况。发达国家对农业机器人的研制起步早、投资大、发展快，这些国家农业规模化、多样化、精确化和设施农业的快速发展，有效地促进了农业机器人与其他智能化农业机械的发展。自20世纪80年代开始，发达国家根据本国实际，纷纷开始农业机器人的研发，并相继研制出了嫁接机器人、扦插机器人、移栽机器人和采摘机器人等多种农业生产机器人。如澳大利亚的剪羊毛机器人，荷兰的挤奶机器人，法国的耕地和分拣机器人，日本和韩国的插秧机器人，丹麦的农田除草机器人，西班牙的采摘柑橘机器人，英国的采蘑菇机器人等。总体看来，在农业机器人的研发方面，日本居世界领先地位，现已研制出番茄、黄瓜、葡萄、柑橘等水果和蔬菜收获的多种可用于农业生产的机器人。但是由于农业生产环境、作业对象及使用者等与工业生产领域截然不同，发达国家已研发成功的农业机器人目前尚未实现商品化生产和大面积普及。

（2）国内农业机器人的研究概况。20世纪90年代中期,我国开始了农业机器人技术的研发，由于起晚，与发达国家相比差距明显,农业机器人的应用和发展还面临观念和技术两方面的挑战。但随着中国科技和经济的快速发展，尤其是国家不断加大农业机械化发展扶持力度，中国农机化事业进入了前所未有的良好发展时期，也为农业机器人提供了良好发展机遇，农业机器人技术的先进性和先导性决定了其必将成为未来中国农业技术装备研发的重要内容之一。目前在耕耘机器人、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、采摘机器人等方面均有研发。此外，东北林业大学研制出林木球果采摘机器人、中国农业大学研制的果蔬秧苗嫁接机器人、东北林业大学研制的林木球果采集机器人和伐根清理机器人、吉林工业大学与吉林农业研究所联合研制的除草机器人等已取得一定成果。

2 农业机器人的特点

（1）作业对象的娇嫩性和不确定性。农作物基本上都具有柔软易伤的特性，在作业过程中，必须轻柔地对待和处理。且农作物种类繁多，形状复杂，生长发育程度不一，相互间差异很大。

（2）作业环境的非结构性。农作物的生长随着时间和空间的变化而变化，农业机器人的作业环境是变化的、未知的和开放的。作物的生长环境除受地形条件的制约外，还直接受季节、天气等自然条件的影响。这就要求农业机器人不仅要具有与生物体柔性相对应的处理功能,还要能够顺应变化无常的自然环境,具有相当高的智能。

（3）作业动作的复杂性。农业机器人一般是作业、移动同时进行，且其行走路线不是连接起点和终点的最短距离，而是具有狭窄的范围，较长的距离及遍及整个田间表面等特点。

（4）操作对象和价格的特殊性。农业机器人的操作者农民，并不具备较高的机械电子知识水平，因此农业机器人还必须具备非常高的可靠性和操作简单的特点。另外农业机器人是以个体农民经营为主，如果不具备价格优势，就很难得到普及应用。

3 农业机器人技术发展存在的主要问题

（1）农业机器人的智能问题。农业生产的特点要求农业机器人具有相当的智能和柔性生产能力以适应复杂的非结构环境。例如辨识和避障能力等。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。技术上在自动导航、视觉辨识定位等方面已有成熟的解决方案，但总的来讲，智能系统的发展还不够完善，农业机器人的智能程度还不能满足农业生产的需要，很多任务无法由农业机器人单独完成。农业机器人没有实现实际意义上的智能化、自主化，缺乏学习、应变、推理、决策和与外界信息交流的能力，仍然按照人的指令和程序行动。

（2）农业机器人的成本过高问题。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，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。

（3）机器人对环境和作业对象的感知能力还很差。目前农业机器人对环境识别的技术方法和方式比较单一。目前广泛研究的是基于计算机图像处理的机器视觉技术，而采用多种方法并用、配备多种传感器多信息融合的农业环境感知的相对较少。这直接导致了在自然农业环境中工作的机器人采集信息的时间长，判断的精度差，误判漏判率高，而且对作物的损伤率也高。因此目前国外开发的机器人仍然没有达到普及和实用的阶段。

4 结语

农业机器人技术的发展水平标志着农业的发展水平，也代表着一个国家或地区的科学技术和农业经济的发展水平，应当引起重视。中国与发达国家的工业化差距正在日益缩小，而农业现代化的差距还很大，加快农业现代化发展,尤其是加快农业机械化发展已成为中国当前和今后相当长时期内的重要战略任务，中央和各级政府正在不断加大促进农业机械化发展的扶持力度。农业机器人的研发，早已成为发达国家科研的重要组成部分。随着中国农业劳动力结构性短缺问题日趋严重和国家不断加大对农业机械化发展的扶持力度，农业机器人技术必将成为中国未来农业技术装备研发的重要内容。

An Analysis on Present Situation and Future Development Trend of Agricultural Robots

YANG Ping-ping，HUANG Xiao-shi，BIAN Xiao-rong
（Institute of Tourism and the Urban and Rural Planning，Chengdu University of Technology，Chengdu，Sichuan 610059，China）

Thepopularizationandapplicationofagriculturalrobotsisthegreatestdevelopment ofagriculturalmechanization，since1980s，thedeveloped countrieshad begun to research，develop and tryagriculturalrobots.Someachievementshasbeenmade in the research and development of ploughing robots，weeding robots，fertilization robots，fogging robots，transplanting robots，plucking robotsand otherwise.sincethereisgreatdifficultyin thedevelopmentofagriculturalrobotsand itshighapplication costand specialoperationenvironmentand otherwise，itisstillcannotbewidelyapplied asotherindustrialrobots.

agricultural robot；agriculturalscience and technology；Prospects for development

TP242

A

2095-980X（2015）07-0008-02

2015-06-10

杨萍萍（1991-），女，硕士研究生，主要研究方向：休闲农业。