被看好的農業機器人市場

文｜《農經》特約記者 林苒

在當前的農業生產中，人工成本已經超過整體成本的一半。在這種背景下，如何降低人工成本逐漸成為農業生產關注的熱點問題。

日前，中國工程院院士、國家農業信息化工程技術研究中心主任趙春江在2019 世界機器人大會上表示，智能化的農業農機裝備為提高農業生產效率指出了一條路。從長遠看，農業機器裝備發展到一定程度就會衍生出農業機器人。農業機器人可以全部或部分替代人或輔助人高效、便捷、安全、可靠地完成特定的、復雜的生產任務。

農業科技在過去五年間快速發展，農業機器人早已不再局限于約翰·迪爾（John Deere）的智能拖拉機和農業無人機。北美和歐洲在精準農業和農業機器人的使用方面處于世界領先水平，但亞太地區（主要是中國和印度）也在快速增長。8 月21 日，2019 世界機器人大會主論壇開幕，其中“WRC2019——機器人農業應用專題論壇”于22 日舉辦，來自世界各地的機器人產業大咖共同聚焦機器人產業變革時代下的機遇和挑戰。歐洲機器人協會主席貝恩德·利珀特說，機器人應用場景不局限于工業，如今已向農業等領域不斷擴展，同時推動著各個行業的轉型升級。此外，隨著5G以及智慧農業的發展，將提供一個更大的平臺，使機器人與5G 在農業領域碰撞出更大的火花。

農業機器人市場潛力巨大

聯合國預測，到2050 年，世界人口將從目前的76 億增加到98 億。從這個角度來看，全球豐收倡議組織（GHI）預計，世界糧食生產國將需要增加70%的產量，以適應人口增長。此前GHI 數據曾顯示，從2005 年到2019 年，農業就業人數預計減少5800 萬人，減少了11%的農業勞動力。在這樣的情況下，農業機器人也將擁有十分巨大的市場發展潛力。

這同時也對我國現代農業的發展提出了更高的要求，農業機械設備升級換代蓄勢待發，國內對于自主研發的農用機器人的需求已十分迫切。中國工程院樊邦奎院士表示，我國現有農業存在化肥農藥利用率較低、環境污染嚴重等諸多痛點問題，而農業智能裝備的開發和利用則可以有效地解決上述問題，因此機器人將在農業領域大有作為。

趙春江院士表示，我國與發達國家水平差距明顯，如農牧業工藝與機械設備結合得不夠緊密，國內穩定性、故障率、易用性等指標不理想，生產成本較高，生產效率偏低，智能化程度不高，核心算法的差距顯著。未來的農場將是無人農場，將會需要大量的農業機器人，國內很多單位在探討無人農場，也建設了無人農場的示范。

趙春江院士介紹說，農業機器人目前已成為世界熱點。2017—2021 年期間，人工智能在農業中應用的年復合增長率為22.68%。2016 年為27.6 億美元，預計2020 年為111 億美元，2025 年為308 億美元，主要包括農業無人機、無人拖拉機、智能收獲機、智能除草機、擠奶機器人、農業自動化與控制系統等。農業機器人的廣泛應用是人工智能農業領域市場快速發展的重要因素。

機器人和自動化技術有潛力大幅提高作物質量和產量，減少化學品使用量，解決勞動力短缺問題，并有助于小型農業經營的經濟可持續性發展。這些因素正在推動整個勞作流程對機器人的強烈需求，包括種植、修剪、除草、取放、分揀、播種、噴灑、收獲和材料處理。而無人機將在農業機器人中占據主導地位，其次是無人駕駛拖拉機、物料管理機器人、土壤管理機器人和奶場管理機器人。

農業機器人市場在過去幾年經歷了快速發展，目前也已經涌現出大量成熟或初創企業進行開發、測試，研發能執行各種任務的農業機器人系統。農業機器人目前的主要應用領域包括無人駕駛拖拉機、無人機、物料管理、播種和森林管理、土壤管理、牧業管理和動物管理等。

而且隨著大數據及技術支撐型農業的興起，未來還將有越來越多的農業機器人開始出現在大眾的視野中。擁有先進人工智能（AI）技術和內置分析系統的機器人正被廣泛應用于各種場合。從農作物和牛群的管理，到奶牛管理、土壤監測和整體農業產量優化等。在這些技術的輔助下，農業生產可以實現可持續發展。除了農業無人機和GPS 驅動的智能拖拉機外，擠奶機器人、無人駕駛噴射直升機和物料管理系統也越來越受歡迎。對水資源的管理和灌溉是農業機器人帶來可觀收益的另一個領域。此外，還有“智能收割機器人”，以及用于農場庫存管理的“智能”工具。簡而言之，機器人正在對“數字農場”這一概念進行重新定義。

農業機器人的應用領域

作物的微觀監測。在美國，農場的平均規模是444 英畝（這個數字在過去的幾十年里一直相對穩定）。因而，對大型農田進行人工監測變得尤為困難，也增加了更多與農業相關的不確定性因素。為了降低這種風險，農業機器人和無人機就可以發揮它們的作用了。它們通常可以利用強大的傳感器和測繪技術，為農民們帶來全面、實時的作物信息。部分農業機器人可以非常接近地面作物，以便傳遞非常微觀的作物信息。目前，一些公司已經開始著手提供成套的農業硬件和軟件分析工具。

微型噴灑和除草。對于大型農田來說，傳統手工噴灑農藥和除草過于耗時，而且容易過度使用化學物質，造成浪費，還可能對環境產生不利影響，微型噴灑和除草機器人在這方面顯得很有優勢。用于除草的農業機器人配備了先進的計算機“視覺”，可以準確識別受雜草侵害的區域，并在這些區域噴灑所需用量的除草劑。在某種程度上，這減少了除草劑的使用，也幫助農民減少了不必要的開支。此外，農民們還可以使用機器人來發現和鏟除雜草（而非在雜草上噴灑化學物質清除）。每臺農業機器人利用自動除草技術平均可以殺死約90%的害蟲，同時節約75%的農藥使用量。

無人機和傳感器的使用。到2017 年1 月，全球農業無人機市場的價值已經升至3250 萬美元。土地測繪、農田害蟲探測和一般的作物檢查等是無人機廣泛應用的主要領域?；蛟S在不遠的將來，無人機就能“互相溝通”并實現“團隊合作”，例如，深度的農作物處理、灌溉管理和除草。在智能農業生態系統中，傳感器始終都起著至關重要的作用。例如，土壤濕度傳感器可以持續跟蹤土壤狀況（例如濕度水平等），將數據發送到云端網絡，并提醒農民適時進行灌溉。因此，水資源浪費也減少了。

更有效地采摘、分類和收割。目前專用于采摘和分類“無核小果”的應用程序已經開始進行測試和部署，這些應用程序通常具有這項工作所需的手工靈巧度（而小麥和玉米等作物可以很容易被收割機收割）。配備有真空清除機制和計算機視覺（這樣對作物本身或果實都不會造成任何損害）的自動蘋果采摘機器人開始進入人們的視野，預計它們將在未來幾年內成為絕對的主流。

種植和播種。2016 至2017 年，印度近16%的水果和蔬菜產量流失，谷物的浪費率也高得驚人。實際上，很多浪費僅僅是由于農民使用過時的播種方法而造成的。擁有高尖端地理測繪功能的農場機器人可以有效防止這種問題。這些農場機器人能夠準確地確定所有相關的土壤特征，從而使種子在正確的時間播撒在正確的位置。它們還可以為苗圃自動化提供動力，確保對所有的溫室培植進行優化，比如盆栽、播種和倉儲。精確播種，在某種程度上，就是讓作物從種子到最后成熟收割的可能性最大化。隨著全球城市化的快速發展，農業機器人正幫助創建、管理和維護室內農場（在城市環境中）。

山東省鄒平縣明集鎮億農家園植林專業合作社農民遙控植保機器人進行噴藥作業

雖然應用前景廣闊，但農業機器人行業仍然存在問題。在實際應用方面，缺乏統一有效的監管對設備制造商和農民來說都是一個大問題。而且機器人的定位精度有待提高，農場機器人對人類和環境的安全系數是一個未知數，萬一發生意外事故的話，責任劃分將很麻煩。而且為了進行準確的分析，例如在采摘前確定水果的成熟度，機器人需要考慮溫度波動和光線變化等外部因素，安裝和部署農業機器人需要較大的投資，除非技術得到改進，否則它們將無法提供物有所值的服務。如今，農業機器人在作物信息、動植物生理、生態感知傳感器等方面存在很多壁壘。此外，農業機器人的機電液伺服控制軟硬件技術過度依賴于工業機器人,以及農業機器人與農藝融合困難等問題都制約農業機器人的快速發展。

農業機器人未來可期

農業機器人的問世，是現代農業機械發展的結果，是機器人技術和自動化技術發展的產物。農業機器人的出現和應用，改變了傳統的農業勞動方式，促進了現代農業的發展。在新的農業生產模式和新技術的應用中，農業機器人作為新一代智能化的農業機械必將得到越來越廣泛的應用。

根據市場咨詢與研究機構Tractica 的一份最新報告，未來幾年，全球農業機器人的出貨量將快速增長。從2018 年的每年約6 萬臺增長到2025 年的72.7 萬臺。無人機將在農業機器人中占據主導地位，其次是無人駕駛拖拉機、物料管理機器人、土壤管理機器人和奶場管理機器人。Tractica 預測，到2025年這類機器人的全球市場價值將達到879 億美元。

資深 分析師格 倫· 桑德 斯（Glenn Sanders）表示：“機器人和自動化技術有潛力大幅提高作物質量和產量，減少化學品使用量，解決勞動力短缺問題，并有助于小型農業經營的經濟可持續性發展。這些因素正在推動整個農業流程對機器人的強烈需求，包括種植、修剪、除草、取放、分揀、播種、噴灑、收獲和材料處理?！?/p>

有學者曾提到，第四次工業革命，會是以人工智能、清潔能源、機器人技術、量子信息技術、可控核聚變、虛擬現實以及生物技術為主的技術革命。

國際分工的發展，使社會勞動得到了節約，勞動生產率也得到了提高，但農業的地位始終是貫穿從第一次到第三次工業革命的，機器人和相關機械化也最后會回到農業。

無法否認，機器人技術的發展是大勢所趨，機器人技術的發展會影響到任何行業。除了提高效率，機器人還能確保流程和產品的效率和有效性，減少滯后時間和增加產量。

同時，對安全可靠的食物供應的信心也是人類的基本需求。但人口增長、勞動力短缺和土地退化威脅著可持續發展，這使機器人相關技術和人工智能面臨新挑戰。而3D 視覺和人工智能的突破，無疑能夠在農業領域更加具有可操作性。

總之，機器人+視覺系統就是食品種植的未來，而人工智能正在推動這一進程。