智能机器人在农业自动化领域的应用分析*

金 何

（六安职业技术学院，安徽 六安 237000）

0 前言

随着我国农业水平的不断提升，我国农业机械发展越来越成熟，已经能够满足智能农业机械发展的相关技术条件。农业机械的快速发展能够有效解放劳动力，扩大农业生产规模，提高农业经济发展水平。在农业自动化领域中应用智能机器人具有积极的作用。但是需要注意了解当前智能机器人在发展中的困境，才能有效推动智能机器人在农业产业中的应用，提高我国农业自动化水平[1]。

1 当前智能机器人在农业自动化领域的应用困境

目前，农业智能化机器人的应用困境主要表现在以下方面：1）农业机器人的智能化水平相对较低。当前农业机器人虽然具备一定的应用功能，但是因为我国的农业生产环境不标准，统一性不高，生产环境的复杂性比较强，导致农业机器人不能有效满足不同农业生产环境的需求，在一定程度上影响农业机器人的应用以及推广。尤其是不同地区的气候环境、地形地貌等差异比较大，很难研发出能够适应各种环境的农业机器人。因此，会在一定程度上增加我国农业机器人的研发难度。现阶段，虽然在一些地区已经对农业机器人有所应用，但是很多农业作业的基本任务如果单纯依靠农业机器人不能全程独立完成，仍然需要人工辅助作业。这会在一定程度上影响农业机器人的应用效率，不能充分发挥农业机器人的应用潜能。2）农业机器人的应用成本比较高。因为当前农业机器人生产制造水平相对较低，特别是农业机器人的研发成本比较高，会在一定程度上增加智能机器人的生产成本。在智能机器人应用过程中，仅是针对某一个特定领域或者某一种特定农作物的应用。而对农业种植来说，因为季节性比较明显，会影响智能机器人的利用效率，增加其使用成本，性价比比较低，导致很多农民并不热衷于应用农业机器人。畜牧机器人在应用中面对的主要对象是动物，对各种功能要求更加精准和严格。并且畜牧养殖中的养殖污染会在一定程度上损坏机器人元部件，一些体积比较大的动物也会攻击机器人，导致畜牧机器人的使用寿命降低，也会使使用成本增加[2]。

2 我国农业智能机器人类型

2.1 嫁接机器人

嫁接机器人在农业自动化生产过程中的应用比较普遍，最初是由日本开发研究的，随后我国也开发研究了嫁接机器人。这种机器人在农业生产中可以进行切割、接苗、拣选等操作，并且可以完成自动化控制，能够有效识别缺陷幼苗，保证拣选作业的有效性。其嫁接效率达到98%左右。现阶段，我国很多高等院校以及科研院所加大了对嫁接机器人的研究力度，推动了我国嫁接机器人技术的发展。

2.2 育苗机器人

育苗机器人也是农业自动化领域中对智能化机器人进行应用的主要类型之一。育苗机器人在运行过程中可以将幼苗从育苗盘内转移到栽植地中，还可以将600穴育苗盘内的幼苗转移到48穴育苗盘里。育苗机器人主要由自由度工业智能机器人以及SNS夹持设备构成。在应用过程中需要发挥视觉传感设备的作用，才能明确定苗盘大小以及苗木的实际位置。在运行时，传感系统可以防止育苗机器人在夹持幼苗时损伤幼苗。如果育苗盘相邻，每一个苗的移栽时间保持在2.5s～3.5s之内，能够在极大程度上提高育苗效率[2]。

2.3 除草机器人

在农业除草过程中，对智能化机器人进行应用可以减少除草剂的使用，保证农作物能够健康生长，同时能够提高除草效率。对除草机器人进行设计时，需要充分发挥雷达装置的作用，可以利用无人驾驶电子设备到达除草区后，传感器获取杂草所在位置的信号数据，机械式除草机可以立即开启。这样能够达到有效除草、精确除草目的，同时能够保证农业生态环境的安全性。

2.4 采摘机器人

采摘机器人的应用可以提高采摘效率。采摘机器人在设计时需要根据农作物的具体特征完成设计工作，例如对土豆采摘机器人进行设计时，其工作方式与黄瓜采摘机器人存在一定差别。因为土豆是生长在土地里的，需要利用5个旋转关节机器手才能够完成采摘作业。而对西红柿等进行采摘时，需要加强机器人视觉监控器的设计工作。在实际采摘过程中，西红柿采摘机器人主要包括监控器、操作臂以及执行设备，其中彩色摄像视觉感受器主要是对果实的成熟状况进行准确判断。机器人在运行时需要利用较长的操作臂避开障碍物，才能够完成西红柿采摘过程。采摘机器人的内部会安装有柔软内衬，保证在采摘过程中果实的完好性，防止出现损害果实的情况而产生浪费。特别是在西红柿采摘过程中，机器人可以利用先进的传感器以及反射装置准确判断果实的采摘时间。此外，在对苹果进行采摘时，需要对机器人的采摘尺寸进行合理设计。一般情况下，苹果采摘机器人主要包括三个旋转关节以及一个移动关节，利用传感器对苹果的成熟状况进行判断。在采摘机器人运行时，可以利用传感器以及红外遥控器获取果实信号，并将所获取的信号上传到主控制板，对数据进行加工处理后，再将数据信息传给采摘机器人的机械臂和履带底盘，完成农作物采摘工作。

2.5 喷涂机器人

智能喷涂机器人在应用时需要利用自动喷雾控制设备、压力表盘以及仪表。这样能够做到有效喷涂，同时还可以根据农作物的具体特征制定位置感应电缆，使机器人在运行过程中在附近周围能够形成特定磁场。这样可以利用传感器接收磁场的数据信息对所需要喷涂的农作物进行准确定位，保证喷涂的精确性，防止浪费。在喷涂机器人运行时，还可以及时检测周围的情况，一旦遇到阻碍物可以及时转移路线或者停止喷药作业。

2.6 畜牧机器人

畜牧机器人指的是在畜牧养殖过程中所使用的智能机器人。畜牧业是农业生产的主要组成部分。在畜牧养殖过程中，对智能机器人应用可以完成自动饲喂、自动消毒、自动拣蛋、自动清粪等作业。例如在猪养殖场对自动喂料机器人进行应用，可以给猪带上红外线标识，自动喂料机器人可以根据预先设置好的程序，按照技术人员的要求定时定量完成饲料供给作业。同时可以记录猪的采食时间、体重，一旦猪的体重能够达到出栏要求，会自动进行分栏。而在奶牛养殖过程中对自动挤奶器进行应用，可以识别奶牛，完成乳房扫描定位，并进行仿生挤奶。还可以对牛奶内的脂肪、蛋白质、糖分、温度、电解质指标等进行检测，能够准确掌握奶牛的体质、泌乳量、挤奶时间等参数，有效降低奶牛的发病率[3]。

在当前的农业领域中对智能机器人的应用比较广泛，主要是因为智能机器人的生产效率比较高，能够大大减轻人力劳动作业量，对提高农业生产效率，促进农业经济的进一步发展有积极作用。

3 智能机器人在应用中的关键技术

为了发挥智能化农业机器人的应用优势，需要了解在智能农业机器人应用过程中所使用的关键技术。一般情况下包含以下关键技术类型：1）数据结合技术。在农业智能机器人应用过程中，其系统导航定位、目标识别等的智能化水平相对较高。因此，对智能技术要求比较严格。在这种情况下需要充分收集各种传感信息，同时要对传统的经验知识进行有效总结。这样才能对农业生产环境数据信息进行综合分析以及研究，为机器人的设计与研发提供良好的参考依据。在农业智能机器人设计应用过程中对数据结合技术以及信息化技术的应用可以快速提高系统分辨率以及稳定性，保证测量空间纬度的有效性，有利于扩展农业智能化机器人的活动范围，保证机器人在实际应用过程中操作系统可以充分适应不同的环境条件。从而提高农业机器人的应用水平。2）线路规划与导航技术。在农业智能机器人应用过程中，需要保证运行线路的准确性，同时要对被遮挡的处理目标进行有效规避。而在其他运行期间机器人也要有较强的感知功能，这是确保农业机器人能够顺利完成农业生产任务的重要基础。在对农业机器人进行设计研发时，要保证其具有良好的完成群体运动定位以及各种工作的能力。现阶段，在农业智能机器人设计时，对GPS定位技术的应用比较多，GPS技术可以提高机器人的定位精准度，保证农业机器人运行线路的精准性。在设计过程中对路标检测、陀螺仪、CCD摄像设备以及地图等信息检测方法的应用也比较普遍，能够有效提高农业智能机器人定位以及移动感知的准确性。3）需要对信息共享技术进行应用。在农业机器人运行时，摄像设备以及定位感知系统可以感知农业生产环境的具体情况，并将感知到的信息上传到主控制装置，主控制装置对信息进行处理后，及时将处理后的信息反馈给机器人操作端。这样能够根据工作环境的具体情况对机器人进行有效控制，提高机器人运行效果。

农业智能机器人在应用过程中感知的信息量比较丰富，能够促进工作环境的完善发展，有利于降低设备硬件成本，提高农业机器人对不同环境的适应性。目前，在分布式以及分散式农业机器人设计中，对线路规划和导航技术的应用更加普遍[4]。

4 结语

总而言之，在当前的农业智能机器人研究过程中，需要根据我国农业生产环境的不同特征，加大对农业机器人的研究与创新力度。使农业机器人能够充分适应不同的生产环境，提高农业机器人的应用水平，推动我国农业机器人的进一步发展。