農業機器人發展情況綜述

摘要：農業機器人在農業方面的應用越來越廣泛。而農業機械化是一個國家農業發展的重要標志。通過對國內外農業機器人的現狀進行分析，歸納了現在農業機器人存在的問題，展望了了農業機器人的發展趨勢。

關鍵詞：農業機器人;現狀;發展趨勢

0前言

機器人在現在的工業，農業和日常生活中應用的很廣泛。農業機器人以農作物為對象，有人類感知和行動的功能，融合了多門學科的可重復編程的自動化設備。隨著社會不斷的發展進步，在農業方面的勞動力正在減少，更多的年輕人不愿意從事農業生產。在人口較少的發達國家，農業機器人越來越受到國家的重視。農業機器人能夠替代部分人力，可以不斷的降低勞動強度，提高生產效率，解決勞動力稀缺的問題。

本文主要介紹國內外農業機器人的研究發展情況，以及農業機器人存在的不足之處，并且分析了為了農業機器人的發展趨勢。

1 國內外農業機器人發展現狀

1.1國內農業機器人發展現狀

從九十年代以來，我國已經在草莓，黃瓜和番茄采摘機器人的研發上取得了一定成就。草莓采摘機器人采摘成功率超過百分之九十，每小時可以采摘七十三顆草莓。黃瓜采摘機器人通過雙目視覺成像裝置識別黃瓜的成熟度，可以在十五秒內完成采摘動作。2009年已經研究出了荔枝采摘機械手用于荔枝的采摘。2011年我國設計的除草機器人，可以識別雜草，實現智能化除草。我國某農業大學的教授在2009年時研制了國內最早的黃瓜采摘機器人，可以識別葉片和果實，切割時力度柔和，不會弄破黃瓜。施肥機器人可以根據不同農作物的生長情況來確定營養液的成分和用量，這樣可以精確的施肥。同時該機器人還能在農田中行走，可實現智能化施肥，避免浪費營養液。我國研制的插秧機器人可以精確定位插秧的位置，提高作業效率除草機器人先對雜草進行初步識別，在進行定位，實現智能除草。這樣不僅可以節省除草劑，還能節省不少人力物力，提高作業效率。我國在嫁接技術上取得不錯成績，嫁接機器人利用圖像識別技術識別農作物的具體位置，然后完成切苗，結合，固定等嫁接過程，實現全智能操作。目前，我國的機器人主要是高校在進行研究。雖然取得了不錯的成績，但是跟發達國家相比還有不少的差距。

1.2 國外農業機器人發展現狀

丹麥研究了農田除草機器人，美國研究的機器人可以對農作物精確噴農藥，并且對雜草的識別率超過百分之八十。日本研制的茄子采摘機器人對茄子的采摘成功率超過百分之六十。2005年日本的草莓采摘機器人通過兩側的相機獲取草莓的信息，能夠確定草莓的位置并且還識別草莓的的果實和果柄的具體位置。通過實驗該機器人采摘成功率超過百分之四十，而且草莓采摘的時間大約十秒鐘。在黃瓜采摘方面，日本在上世紀九十年代就已經研制出了采摘機器人。該黃瓜機器人上有相機，可以通過黃瓜的光譜反射特性來識別黃瓜，采摘時機械手抓住黃瓜，將其切斷，其采摘成功率可達百分之六十。葡萄采摘機器人除了能夠采摘葡萄之外，還能夠修剪枝葉。以色列研制的甜瓜采摘機器人可以完成超過百分之八十的采摘工作，韓國研制的蘋果采摘機器人每秒鐘可以采摘五個蘋果，對蘋果的識別率超過百分之八十。美國一家農業機器人公司研究出了一種施肥機器人，可以對土壤進行施肥。荷蘭研究的黃瓜收獲機器人可以探測黃瓜的成熟度及其位置，該機器人用高壓電極燒斷果柄，可以防止感染細菌。番茄采摘成功率達到百分之七十，每秒可采摘十五個。甘藍每秒鐘可采摘五十五個，成功率可達到百分之四十。英國研制的蘑菇采摘機器人每秒鐘可采摘兩個，成功率超過百分之七十五。日本還提出智慧農業，可實現翻地，播種，施肥，噴藥和收割等作業，實現智慧化生產，降低農業勞動人員的工作強度。

2農業機器人存在的不足

農業機器人經過幾十年的發展，得到了全世界的重視。雖然取得了很大的成就，但是同樣也存在很多的技術問題。第一，農作物都很嬌嫩，農業機器人在采摘時容易將它損壞。第二，農業機器人工作環境復雜，沒有固定的作業環境。第三，農作物由于季節性比較強，會導致農業機器人利用率低，成本高。第四，農業機器人智能化程度偏低，許多農業生產不能單獨由農業機器人去完成，采摘作業效率也很低，只能逐個的采摘果實，這就導致了用農業機器人采摘農作物的成本很高。我國研制農業機器人比較晚，并且農業機器人在精確性，靈活性和適應性等方面比不上人類，所以農業機器人依然有許多的問題需要解決。

3農業機器人發展趨勢

農業機器人的出現減輕了人的勞動強度，提高了農業生產效率，會應用的越來越廣泛。第一，未來農業機器人更加人性化，操作更簡單，普及的更廣泛。第二，智能化程度更高，能夠對農作物實施精細化管理，這樣可以提高農作物的品質和產量，滿足更多的農業生產。第三，可靠性更高，更加柔性，能適應復雜的生產環境，采摘率也會提高不少。并且可以根據不同的果實的大小、形狀和硬度等情況設計出專門的機械手。第四，智能識別系統更先進，在光線較差時，仍然能夠準確的識別農作物。即使在夜間也可以作業，大大降低農業生產的強度，使農業生產趨向智慧化和規模化。第五，農業機器人的使用和維護成本很高，未來其成本會降低，能讓農民可以接受其價格。第六，農業機器人在面對復雜多變的自然環境時有足夠的適應性。未來農業機器人會更靈活，更精確，更加的適應不同的自然環境。在智能化，圖像識別和柔性等方面替代人類進行高效的作業，減輕勞動者的勞動強度，提高農作物的產量和品質。農業機器人的前景十分的廣闊，各國都在努力的研制最先進的機器人。

參考文獻

[1]肖旭、李明、謝景鑫、黃金其、張良、張洪鐸. 農業機器人技術發展綜述[J]. 湖南農業科學， 2020， No.422（11）：121-126.

[2]陳景帥. 農業機器人的主要應用領域和關鍵技術[J]. 電子技術與軟件工程， 2019， No.163（17）：106-107.

[3]耿乾， 毛鵬軍， 李鵬舉，等. 障礙物分類識別的果園機器人避障方法研究[J]. 中國農機化學報， 2020（8）.

[4]趙春霞. 智能機器人在農業自動化中的應用[J]. 南方農機， 2020， v.51;No.362（22）：38-39.

[5]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， 000（002）：1-4.

[6]胡科、王瑞雪、田思遠. 智能機器人在農業中的應用[J]. 廣東蠶業， 2020， v.54（10）：93-94.

[7]肖紅利， 王斯佳， 許振寶，等. 德國農業4.0發展經驗對中國農業發展的啟示[J]. 農業展望， 2019， 015（012）：117-120，124.

[8]王飛濤， 樊春春， 李兆東，等. 機器人在設施農業領域應用現狀及發展趨勢分析[J]. 中國農機化學報， 2020， v.41;No.313（03）：99-104+126.

[9]譚濤. 蔬果采摘機器人的研究進展與展望[J]. 現代農業研究， 2020， 026（005）：P.68-69.1

作者簡介：胡師柿（1990-）男，碩士研究生，研究方向：機械設計。

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