智能農業機器人在現代農業中的應用

劉潔

【摘 要】農業機器人技術能十分真實的呈現出一個國家的農業機械化水平，并且展現國家農業現代化水平的重要標志則是農業機械化水平。然而以美國為代表的發達國家對農業機器人的研究早已開始，并且已經取得了一些較前進的成果。但是中國的農業機器人發展是比較落后的，發展時間相對來說也比較晚，以至于到目前依舊處于初期，在各個方面都落后于發達國家。

【關鍵詞】智能；農業機器人；應用現狀

現代農業的基石就是農業機械化，更實現農業現代化的重要標志。目前隨著我國的人口結構不斷老齡化來看，那些在農村里面從事生產的勞動力，還有一些從事繁重的田間勞作的勞動力幾乎全部是上了年紀的人，有的還可以看到步履蹣跚的老人家，由此可見我國的農村勞動力人力極度缺乏，產業的成本又逐年的增高。與此同時，我國還面領著一些能夠嚴重制約影響農業健康發展的問題，例如，農業生產成本快速增高、農村地區環境污染不斷加重、水資源短缺、土壤肥力逐漸下降和耕地資源不斷縮減等。另外在生產的實踐中，有大量的農業智能機器人進行農田操作，從而大大降低了人工勞動強度以及生產成本，也提高了產業的循環率，解決了農業生產勞動力的資源不足生產力低下的主要成果。

1 智能機器人的結構特征以及分類

1.1 智能農業機器人的特征

和在工業領域被廣泛應用的機器人相比較之下，農業智能機器人具備以下幾個突出的特點：

①工作的對象十分復雜：農業智能機器人必須需要很強的識別能力，并且因此依據從而做出不同的動作，并且能夠力度適中。因為農業領域和工業領域是不相同的，農作物一般都比較容易受到損傷和破壞的性質，并且種類不是只有一樣，形狀也各具形態，有的甚至兩者之間有著本質上的差別。

②工作的環境也較為復雜：除了受到土地的傾斜度等其他的地形條件的束縛之外，智能農業機器人的工作環境還受到自然條件的影響，如季節和大氣，還有陽光的照射等。并且隨著時間和空間的不同與變化，農作物也不斷的發生生長的變化，所以這就必須要求機器人在這變化多樣的環境里面進行多樣化的開放性作業。

③其操作的要求也十分特殊：要考慮到在農村里面幾乎都是沒有機械相關知識的老農民，所以必須要做到智能農業機器人的設計不僅操作簡單而且具有非常頂級的可靠性，耐用性，以便于來提高農民對于智能農業機器人的的普遍適應性，熟能生巧，上手之后做到真正將智能農業機器人廣泛的運用于實際生產中。

1.2 智能農業機器人基本結構

智能農業機器人不僅集成了傳感器技術、圖像識別技術、系統集成技術、人工智能技術和通訊技術等尖端科學技術。而且智能農業機器人還由末端執行器、控制裝置、移動裝置、機器視覺系統還有傳感器等功能的裝置所組成。并且農業機器人的目的就是農業生產，不僅具有信息的強烈感知還有可重新進行編程的功能，更具有模仿人體的一些肢體動作中一些柔性自動化或者半自動的設備。

1.3 智能農業機器人分類

因為工作的領域不同所以，智能農業機器人可分為：田間生產機器人、農產品加工機器人和設施農業機器人3個大類，每一類的農業機器人，也可以根據工作內容的不同進行深層次的細分成為以下幾點。

①設施農業機器人：水果嫁接機器人，花卉扦插機器人蔬菜收獲機器人（番茄/辣椒/絲瓜）水果收獲機器人（葡萄/桔子/荔枝）植物全程機器人（除草/育苗/移栽）

②大田生產機器人：大田播種機器人（插秧/播種）大田收獲機器人（西瓜/甘藍/谷物）大田植保機器人（噴藥/除草/施肥）

③農產品加工機器人：肉類加工機器人、擠奶機器人、剪動物毛機器人

2 智能農業機器人在中國的發展概況

中國農業機器人起步較晚，底子又不厚，投資規模相對來說很小，導致發展速度十分緩慢，因此在現階段依舊處于研究時期，但是和發達國家相比較起來，差距還十分巨大。由于發達國家的起步較早，因此發展相當迅速。美國以及韓國等已開發出用于收獲番茄、絲瓜、黃瓜、草莓、葡萄等蔬菜水果的多種智能農業機器人，并且工作效率十分高，質量也十分的穩定。然而這些發達國家已經實現農業生產上的的規模精準化，并且其農業的快速發展也促進了智能農業機器人的升級應用一直在的不斷更新進步。不過經過國內一些研究家的不懈努力，相比之前我國也還是取得了較多的成果。只不過和發達國家相比起來，還是有點差距的。

3 在現代農業中的應用

3.1 插秧

智能機器人不僅具有自主性而且還有自行學習進行推理以及判斷能力，并且感知機能、運動機能、思維機能和通信機能是機器人應該具備的四種機能。分別用于內部環境信息，用來更好地進行自我行動監事；這個適用于外部的環境，該動作就相當于人的腳和手；對問題進行合理的判斷和精準推理；很好的理解出指示命令并做到能和人進行信息的交換。

3.2 雜草處理

該系統可以把田園里面的所有植物都拍攝下來，然后在拍攝到的圖像里把作物和雜草區分出來，最后利用噴頭將除草劑噴灑到雜草上。并且每張600×400像素的圖像能夠覆蓋180×110的占地面積，然后根據拍攝到的所有圖像，噴頭的前進速度是可以通過公式而計算出來的。

3.3 植物的采收

利用智能農業機器人來進行采收農作物，不僅成功的幫助了農民在農忙的季節里能夠加速并且輕松地對農作物進行全面的搶救，還能夠節約人力和時間，提高了農業生產化的效率，完美的推進了農業現代化的發展。令我國的農業更加機械自動化還有規范化。

3.4 農作物的搬運

一些農作物在搬運的過程之中非常容易變形和擦傷，因此導致農民用機器來搬運的時候十分困難，于是現在便出現了手爪。該機器不會在表面留下手爪造成的抓痕和和痕跡。在現代農業中適用非常廣泛，深受農民的喜愛，然而本文就蔬菜番茄收獲機器手爪作出簡圖供參考，詳情見圖1。

4 結語

總而言之，果蔬分選機器人某些方面取得了較前進的研究成果；而采摘和除草機器人也實現了工作初步的智能化等等之類的機器人都顯示著我國的智能農業機器人正處在自動化到無人化的完美過渡階段。不過總體上，我國的農業機器人的成本過高和使用率不高，智能系統還不夠完善等問題還是依舊會出現，在未來還需要更進一步的向高效智能化和精準化的方向快速發展。并且遵循國際先進的農業發展趨勢，提高機器人的性能，并且能夠廣泛應用到農業生產中去，達到農業勞動生產率和妥善提高資源利用率的目標，最終實現一個農業大國到農業強國的完美蛻變。

【參考文獻】

[1]李玉林，崔振德，張園，李明福，羅文楊，葛暢.中國農業機器人的應用及發展現狀[J].熱帶農業工程，2014，04：30-33.

[2]姬江濤，鄭治華，杜蒙蒙，賀智濤，杜新武，崔麗慧，劉慶，何亞凱.農業機器人的發展現狀及趨勢[J].農機化研究，2014，02：1-4+9.

[3]林歡，許林云.中國農業機器人發展及應用現狀[J].浙江農業學報，2015，05：865-871.

[4]朱鳳武，于豐華，鄒麗娜，岳仕達.農業機器人研究現狀及發展趨勢[J].農業工程，2013，06：10-13.

[責任編輯：湯靜]