農業機器人的發展與研究

王新

摘 要：本文結合中國農業機器人的發展背景，分析了農業機器人的發展情況，結合農業機器人的應用特點，并針對目前中國農業機器人的應用現狀做了全面概述，并從國內外各個國家的農業機器人的研究狀況概述了當前機器人的發展現狀，通過國內外農業機器人發展狀況的對比情況，來了解現如今國內的農業機器人在未來如何發展。

關鍵詞：農業機器人；發展；應用

中圖分類號： TP242 文獻標識碼： A 文章編號： 1673-1069（2016）13-144-2

0 引言

隨著電子技術和計算機技術的發展，智能機器人在日常生活中的應用越來越多，其優越性越發明顯，得到了大家的一致好評，近年來，智能機器人在自動化和智能化方面取得了巨大的進展。由于農業生產實際中存在生產對象復雜和多樣，為農業機械的大力應用提供了廣闊的舞臺，所以農業機器人有著巨大的經濟效益和市場。

1 國內農業機器人的發展背景

中國是一個農業大國，農業在國民經濟中占著特別重要的位置。隨著改革開放以來，新興行業蓬勃發展，直到現在國內的很多產業已經達到國際領先水平，但作為農業大國的中國，農業機械化總體水平還比較低。在新世紀尤其是在新農村建設當中，怎么樣才能加快農業機械化的發展是我們實現農業快速發展的第一任務。從古至今，農業科技對農業生產起了巨大的推動作用，為農業的長足發展提供了動力，隨著農業科技的越來越普及，農業勞動力進一步下降，進入新世紀以來，這種局面更加迫切，導致從事農業生產的勞動力不斷減少，農業勞動力不足的問題將日益凸現，鑒于農業機器人巨大的優越性，大量的使用農業機器人應用于生產，徹底改變了傳統的農業生產方式，可以改善農民的生產生活狀態，減輕了勞動者的工作量。所以，當前對農業機器人的研究非常重視，投入了巨大的資金和人力來從事農業機器人的研發。我國的農業機器人研究，近年來取得了長足的進步，目前已研發和制造出來的農業機器人，包括施肥機器人、除草機器人、耕耘機器人、噴藥機器人、采摘機器人、收割機器人等。目前，我國的農業機器人研究已經涉及到越來越廣泛的農業生產，實現了農業生產的自動化。

2 農業機器人的特點及應用現狀

2.1 農業機器人的特點

農業機器人主要針對農業生產領域，在經濟和技術方面有著特殊性，與其他在工業領域使用的機器人相比，其有以下特點：

①作業對象復雜。由于生物容易被外界所傷，還有形狀復雜，生長發育程度不一，個體由于生長隨時間的變化大小也一直在變化，所以必須輕柔細心的對待處理，這樣才能使機器人合理的躲避障礙，降低機器對生物體的損傷。②作業所在的環境易變。由于農業生產中，農作物不是固定不變的，而是隨時間不斷生長，不斷變化的，所以農業機器人的工作環境是不斷變化，是不確定的。③作業動作不是固定模式。農業機器人一般的工作范圍是在整個田間，其操作軌跡也是由時間的變化而調整的，所以農業機器人在工作時的調整是改變的不定向的。④適用對象和價格的特殊性。機器人的使用和維護需要相當高的技術水平。實際操作機器人的是技術水平較低的農民而不是專業工程師，這就要求農業機器人有較高的可靠性和簡單的操作性。

2.2 農業機器人的應用現狀

2.2.1 施肥機器人

施肥機器人，可以實現自動駕駛，能很好的完成施肥作業，可以針對不同的作物環境，根據不同的土壤類型，結合不同的農作物，可以實現自動分析作物生長環境，自動根據作物生長階段，配置合適作當前需要的的營養液，準確設置好作物所需的施肥量，可以有效提高作物的生長需要，最大程度的減少浪費，實現精準施肥。

2.2.2 除雜草機器人

除雜草機器人，可以利用事先存儲在計算機中的雜草圖像，利用當前檢測到的雜草信息，通過雜草的圖像識別，可以確定雜草信息，還可進行雜草定位，可以把實際的草情況與預先存儲的草圖像進行對比，可以實現自動辨識雜草，準確定位雜草的位置，實現自動除雜草。

2.2.3 管理與收獲機器人

這種機器人可以實現農作物的自動化管理，減輕人的作業工作量，可以根據系統預先設置的管理流程，利用機器人自帶的控制模塊、檢測模塊等，實現農作物的現場自動化管理。

2.2.4 機械手機器人

機械手機器人，可以最大程度代替人的手來從事農業生產，可以幫助勞動者從事一系列的農業生產活動，利用機器人自帶的機械手，實現與人類似的工作。

2.2.5 其他特殊機器人

除了常規的施肥、除雜草、機械手等農業機器人以外，還有越來越多的特殊農業機器人已經研發，并且已經生產制造，投入農業生產中，農業機器人的優越性越發突出。（如圖2）

3 國內外農業機器人的發展狀況

3.1 日本

日本是世界機器人發展的強國，是最早開展農業機器人研究的國家之一。早在20世紀70年代后期，就開啟了農業機器人的相關研究，當前，日本已研制出如施肥、除草、移栽、嫁接、育苗、扦插、農藥噴灑等眾多農業生產實際中使用的農業機器人，基本涵蓋了農業生產領域的全過程，完全實現了農業生產的高度自動化，日本機器人的研發、設計、制造都處于世界先進水平。

3.2 美國

美國也是世界機器人的強國，在農業生產中也研發制造了大量的自動化機器人，對美國農業的發展帶起來極大的推動作用。

3.3 英國

英國的農業生產機器人發展也非常迅速，針對不同的農業作物，都有相應的機器人用于生產，大大提高了農業生產的自動化水平。

4 存在的問題

目前，農業機器人的發展雖然取得了巨大的進步，其應用領域也越發廣泛，但是普及率還是有限，未來要加大農業機器人的普及，還有很多工作要做，農業機器人有些方面還要繼續完善和改進。目前，有些農業機器人的智能化程度還不足，因為農業生產有很強的特點，環境千差萬別，如有些農業生產要求有很高的蔽障和辨識要求，所以，未來的農業機器人還得繼續改進。還有當前農業機器人普及率低的最大問題，還是農業機器人的成本太高，投資太大，再加上農業生產的季節性特點，投入巨資購買的農業機器人，存在利用率低的問題，所以，未來的農業機器人必須要想辦法減少成本，還要確保性能，只有這樣才能使農業機器人大量普及，更好的服務于農業生產。

5 結束語

針對當前農業機器人的研究現狀，可知農業機器人的研究充分考慮其實用性，隨著現代農業科技的不斷發展，加上自動化技術、計算機技術、機械電子技術的有力實踐，農業生產的高度自動化日益突出，為農業機器人的發展起到了促進作用，農業機器人的應用將更加廣泛，在未來的發展中，農業機器人的發展將追求更加緊密的工作模式，體現更加優越性的工作能力，將更加追求提高農產品的生產質量與數量。隨著經濟和科技的高速發展，農業機器人作為新型的自動化農業機械必將得到越來越廣泛的應用，為農業生產提供巨大的技術支持，更好的服務于農業生產。

參 考 文 獻

[1] 趙勻，武傳宇，胡旭東，等.農業機器人的研究進展及存在的問題[J].農業工程學報，2003（01）：20-24.

[2] 戴乃昌.農業機器人的發展和應用初探[J].農機化研究，2009（02）：241-243.

[3] 田素博.國內外農業機器人的研究進展[J].農業機械化與電氣化，2007（02）：3-5.

[4] 姬江濤，鄭治華，杜蒙蒙，等.農業機器人的發展現狀及趨勢[J].農機化研究，2014（02）：01-04+09.

[5] 陳帝伊，陳建海，馬孝義.農業機器人關鍵技術及應用研究進展[J].農機化研究，2010（05）：207-211.