農業機器人在農業生產上的應用

[摘 要] 隨著科學技術的發展，越來越多的新技術開始被應用于農業生產。本文從農業機器人入手，分析其在農業生產中的應用，指出農業機器人在應用中存在的主要問題，闡述其發展前景，旨在為農業機器人在農業生產中的推廣應用提供理論和實踐參考。

[關鍵詞] 農業機器人;農業生產;前景

[中圖分類號] TP242 [文獻標識碼] A [文章編號] 1674-7909（2019）33-117-2

1 農業機器人的特點

1.1 作業對象復雜

與工業生產機器人相比，農業機器人的作業對象更加復雜。農產品具有很多種類，并且即便相同品種也會因其生長狀態的差異而產生形狀大小的差別。農業機器人的作用對象是農作物，因此在使用的過程中應注意對于不同類型農作物的區分，并且注意區分農作物和田間雜草之間的區別，避免在操作過程中對農作物造成損害。

1.2 作用環境多變

由于農作物的生長環境是具有開放性的，并且不同的作物對于外界天氣、光照及溫度等方面因素的需求是不同的，因此要求農業機器人需要具備這種適應多變環境的能力。此外，農業機器人常常會受到作業場地地形的影響，還容易受到季節、大氣濕度及光照等因素的影響，因此，對于農業機器人的要求在不斷提升，需要其能適應不同生產條件的自然環境，實現智能化判斷和科學化推理，以更有效地應用于生產活動。

1.3 作用路線特殊

農業機器人的作用路線通常是曲折前進的，因此在行走的過程中常常需要動作幅度比較小。對于一些間隙較窄的農作物來說，需要改變農業機器人的作業動作，從而發揮其作用，體現出農業機器人的機械化和智能化。

2 農業機器人的應用

在農業生產中應用機器人，能有效提高生產效率，提高農作物產量和品種。機器人在農業中的應用主要包括以下方面。

2.1 機械手農業機器人

機械手農業機器人采用了仿生學的設計特點，具有與人體類似的機械手，能模仿人的操作。通過對機械手機器人進行智能化控制，可以使其輔助生產。應用機械手機器人進行農業生產時，首先要對農業生產對象進行辨別，這就需要開發不同類型的傳感器，在對生產對象進行識別時能提高識別的靈敏性，更有效地開展作業。當前，機械手系列的農業機器人主要是移動式機器人，常見的有西瓜采摘機器人、蘋果采摘機器人及柑橘采摘機器人等[1]。

2.2 噴藥機器人

噴藥機器人最早出現于日本，其外形呈汽車狀，并且在噴藥機器人的內部設置了自動噴藥控制器、感應器及壓力傳感器。因此，在噴藥機器人使用之前，應首先在農田中安裝電纜，使其能產生工作磁場，向噴藥機器人發起信號，從而能使其進行農藥的噴灑。在噴藥機器人的作用階段，其能通過感應器對于周圍的樹木進行識別，從而能進行噴藥，而其內部的傳感器也能根據電纜的信號對噴藥的方向加以區分。另外，噴藥機器人能區分周圍的作物與障礙物之間的區別，發現障礙物時就會變化方向，因此體現出較強的智能化。

2.3 嫁接機器人

隨著我國農業技術的推廣，我國在作物嫁接方面也獲得了良好的發展效果，因此，對于嫁接機器人的需求也較多，當前主要是利用傳感技術和識別技術，對于其應當作用的植物來進行定點區分，鎖定植物后再進行接下來的嫁接過程，從而能大幅度降低人力投入，提高農業技術的智能化和自動化水平。當前我國的嫁接機器人主要是在西瓜、黃瓜等植物的嫁接中使用。

2.4 除草機器人

除草機器人主要是結合智能化拖拉機和計算機定位方式而產生的，其在工作過程中也是先對周圍環境中的植物進行判定，確定雜草的位置，經過信號的轉化和傳遞使電腦獲得相應的信息，并且在特定的位置施加除草劑，實現智能化除草。通過除草機器人的使用，不僅能解放勞動力，提高除草的準確度和效率，而且能節約資源，減少除草劑的使用量[2]。

2.5 施肥機器人

施肥機器人在當前的農業生產中也比較常見，主要是根據不同作物的生長條件，對其所需的土壤環境和肥料成分加以確定，并且根據農作物的生長狀況來進行營養物質的科學配比，實現精準施肥。此外，施肥機器人還具有自動行走和施肥的功能，從而能更好地為農業生產自動化的實現提供技術指導。

3 農業機器人研究存在的問題及對策

3.1 農業機器人存在的問題

當前，在農業機器人的應用中主要存在2個方面的問題亟待解決：一是農業機器人的智能問題，二是農業機器人的成本較高。

3.1.1 農業機器人的智能問題。在農業生產中，受到農業生產特點的影響，對于農業機器人的智能性有著較高的要求，如需要其具有較強的辨識能力以及對于障礙物的躲避能力。當前專家對于農業機器人研究的重點也開始從其機械化的組成部分轉移到機器的智能化方面，在相關技術的改進方面，也對自動導航及視覺定位等問題進行了處理。但總體來看，當前我國在農業機器人的智能化研究方面還存在一定的缺陷，影響了當前的農業生產。

3.1.2 農業機器人的成本過高問題。當前我國在農業機器人的研發中大多是針對某一個農業生產環節來進行研究，但是農業生產存在針對性強、使用效率低的情況，這便使農業機器人的生產成本有所增加，因此不利于農業機器人的推廣與應用，造成農業機器人在當前農業生產中難以大范圍使用。

3.2 應對措施

第一，經過長期摸索，探尋出最佳的作業方法，以提高農產品的品質與產量。第二，農業機器人不僅要對當前人工種植過程進行模擬，還應融入當前難以實現機械化的領域，在農業機器人的設計和制造中應保證統一化和規范化，降低其生產成本，使其能更廣泛地應用于農業生產中。第三，在農業機器人的設計中應盡可能實現一機多用，從而降低其生產成本，獲得更好的經濟效益[3]。

參考文獻

[1]劉凡，楊光友，楊康.農業采摘機器人柔性機械手研究[J].中國農機化學報，2019（3）：173-178.

[2]王寶梁，索明何，劉大誠.基于開放式結構的多功能農業機器人設計[J].中國農機化學報，2019（3）：179-184.

[3]李樂，劉玉倩.基于大數據的農業智能機器人開發[J].農機化研究，2019（11）：221-224.