未來(lái)農(nóng)業(yè)是機(jī)器人的？

       近日，中共中央總書(shū)記、國(guó)家主席、中央軍委主席習(xí)近平對(duì)全國(guó)春季農(nóng)業(yè)生產(chǎn)工作作出重要指示。習(xí)近平強(qiáng)調(diào)，要加強(qiáng)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田、農(nóng)田水利、農(nóng)業(yè)機(jī)械化等現(xiàn)代農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，提升農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新水平并加快推廣使用，增強(qiáng)糧食生產(chǎn)能力和防災(zāi)減災(zāi)能力。

       2月25日，全國(guó)春季農(nóng)業(yè)生產(chǎn)工作電視電話會(huì)議在京召開(kāi)。會(huì)上傳達(dá)學(xué)習(xí)了習(xí)近平重要指示。中共中央政治局委員、國(guó)務(wù)院副總理胡春華出席會(huì)議并講話。


       近年來(lái)隨著農(nóng)業(yè)集聚化的快速發(fā)展，用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的各種機(jī)器人逐漸成為農(nóng)業(yè)技術(shù)、裝備研發(fā)的重要內(nèi)容。農(nóng)業(yè)機(jī)器人的出現(xiàn)和應(yīng)用不僅一定程度緩解農(nóng)村勞動(dòng)力短缺和結(jié)構(gòu)不合理的問(wèn)題，也改變傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)勞動(dòng)方式、促進(jìn)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展。

       世界機(jī)器人大會(huì)組委會(huì)秘書(shū)處所統(tǒng)計(jì)的企業(yè)中，近10%的機(jī)器人企業(yè)在進(jìn)行農(nóng)業(yè)機(jī)器人相關(guān)技術(shù)及產(chǎn)品的研發(fā)。毋庸置疑，農(nóng)業(yè)必將成為未來(lái) 機(jī)器人產(chǎn)業(yè)落地的重要領(lǐng)域，農(nóng)業(yè)機(jī)器人也將為高效、安全、智能的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展做出突出貢獻(xiàn)。

農(nóng)業(yè)機(jī)器人越來(lái)越受重視

       農(nóng)業(yè)機(jī)器人能夠逐步代替人力而且不斷幫助農(nóng)業(yè)生產(chǎn)降低勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)，其還可提高勞動(dòng)效率，幫助解決目前許多國(guó)家面對(duì)的勞動(dòng)力稀缺難題。這使得農(nóng)業(yè)機(jī)器人越來(lái)越受到世界各國(guó)的重視。

       北美和歐洲在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)和農(nóng)業(yè)機(jī)器人的使用方面處于世界領(lǐng)先水平，但亞太地區(qū)（主要是中國(guó)和印度）也在快速增長(zhǎng)。根據(jù)Tractica最近的一份報(bào)告，到2024年底，農(nóng)業(yè)機(jī)器人的年出貨量預(yù)計(jì)將達(dá)到60萬(wàn)臺(tái)（2016年的年出貨量?jī)H為33000臺(tái)）。

       中國(guó)工程院院士趙春江表示，農(nóng)業(yè)機(jī)器人目前已成為世界熱點(diǎn)。2017-2021年期間，人工智能在農(nóng)業(yè)中應(yīng)用的年復(fù)合增長(zhǎng)率為22.68%。2016年為27.6億美元，預(yù)計(jì)2020年為111億美元，2025年為308億美元，主要包括農(nóng)業(yè)無(wú)人機(jī)，無(wú)人拖拉機(jī)、智能收獲機(jī)、智能除草機(jī)、擠奶機(jī)器人、農(nóng)業(yè)自動(dòng)化與控制系統(tǒng)等。農(nóng)業(yè)機(jī)器人的廣泛應(yīng)用是人工智能農(nóng)業(yè)領(lǐng)域市場(chǎng)快速發(fā)展的重要因素。

各國(guó)加大農(nóng)業(yè)機(jī)器人研發(fā)力度

       農(nóng)業(yè)機(jī)器人的廣泛應(yīng)用是人工智能農(nóng)業(yè)領(lǐng)域市場(chǎng)快速發(fā)展的重要因素，因此一些國(guó)家都加大了對(duì)于農(nóng)業(yè)機(jī)器人的研發(fā)力度。

       雖然我國(guó)對(duì)機(jī)器人的研究起步相對(duì)較晚，但國(guó)內(nèi)很多研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)也在探討無(wú)人農(nóng)場(chǎng)，也建設(shè)了無(wú)人農(nóng)場(chǎng)的示范，產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速。

       在作業(yè)對(duì)象識(shí)別和定位算法優(yōu)化方面，各國(guó)的主要研究對(duì)番茄、甜椒、蘋(píng)果、柑橘和荔枝等蔬果及雜草和作物病害等的識(shí)別，而中國(guó)在這一方向上的研究產(chǎn)出相對(duì)較多。

       導(dǎo)航和路徑規(guī)劃算法優(yōu)化方面，日本和西班牙的相關(guān)研究則更加超前。

       美國(guó)在作業(yè)對(duì)象的分選與監(jiān)測(cè)研究上產(chǎn)出相對(duì)較多，研究重點(diǎn)包括果實(shí)分選及水產(chǎn)養(yǎng)殖監(jiān)測(cè)和牛奶產(chǎn)量與風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)等。
       
       總體而言，我國(guó)與發(fā)達(dá)國(guó)家水平一些地方還差距明顯，如農(nóng)牧業(yè)工藝與機(jī)械設(shè)備結(jié)合的不夠緊密，國(guó)內(nèi)穩(wěn)定性、故障率、易用性等指標(biāo)不理想，生產(chǎn)成本較高，生產(chǎn)效率偏低，智能化程度不高，核心算法的差距顯著。

未來(lái)農(nóng)場(chǎng)將會(huì)是無(wú)人農(nóng)場(chǎng)

       全球農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的集約化和規(guī)?；M(jìn)程不斷加快，各國(guó)對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)器人的需求將持續(xù)加大。“未來(lái)的農(nóng)場(chǎng)將是無(wú)人農(nóng)場(chǎng)，將會(huì)需要大量的農(nóng)業(yè)機(jī)器人。”中國(guó)工程院院士趙春江表示。

       在技術(shù)上，隨著云計(jì)算、大數(shù)據(jù)和人工智能等新一代信息技術(shù)與農(nóng)業(yè)技術(shù)的深度融合，農(nóng)業(yè)機(jī)器人作為新一代智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械將突破瓶頸并得到廣泛應(yīng)用。同時(shí)，未來(lái)農(nóng)牧機(jī)器人新技術(shù)研究包括深度學(xué)習(xí)、新材料、人機(jī)共融、觸覺(jué)反饋等技術(shù)。人機(jī)共融是未來(lái)農(nóng)業(yè)發(fā)展重要的一環(huán)，可提高作業(yè)效率，人機(jī)共融技術(shù)減少了研發(fā)成本，由機(jī)器人預(yù)測(cè)人的意圖配合完成工作。

       “農(nóng)業(yè)超級(jí)大腦的概念最早是出現(xiàn)在工業(yè)之中，如今農(nóng)業(yè)也出現(xiàn)了大數(shù)據(jù)等技術(shù)，應(yīng)該圍繞智慧農(nóng)業(yè)來(lái)開(kāi)展此類(lèi)的工作，建立農(nóng)業(yè)的超級(jí)大腦。”趙春江表示，希望建立更加龐大的、宏觀的、虛擬的、戰(zhàn)略性的農(nóng)業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)，這也是農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)的本質(zhì)內(nèi)涵。

機(jī)器人正在改變農(nóng)業(yè)生產(chǎn)

     機(jī)器人概念出現(xiàn)后，由于許多國(guó)家加大了研發(fā)農(nóng)業(yè)機(jī)器人的力度，使得一些新型的農(nóng)業(yè)機(jī)器人層出不窮。

采摘機(jī)器人 ：美國(guó)公司 Abundant RoboTIcs 研發(fā)了一款蘋(píng)果采摘機(jī)器人，能夠 24 小時(shí)不間斷完成采摘工作，用來(lái)提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的效率。 雖然以采摘蘋(píng)果為核心功能，但是這種功能也將延伸到其它種類(lèi)的果實(shí)的采摘工作當(dāng)中。Abundant RoboTIcs 的解決方案是將機(jī)械手臂改成了類(lèi)“吸塵器”的形式，即將水果“吸”到收納裝置當(dāng)中，水果和空氣接觸，避免了機(jī)械設(shè)備對(duì)水果表面的傷害，這同時(shí)也意味著這款機(jī)器人的運(yùn)用范圍將更加廣泛，而不局限于蘋(píng)果的采摘。

溫室里的機(jī)器人：以色列初創(chuàng)公司MetoMoTIon開(kāi)發(fā)“溫室機(jī)器工人”在全世界115萬(wàn)英畝的溫室里執(zhí)行勞動(dòng)密集型任務(wù)。該公司的第一個(gè)應(yīng)用是收獲溫室番茄。溫室機(jī)器工人結(jié)合先進(jìn)的三維視覺(jué)系統(tǒng)和機(jī)器視覺(jué)算法來(lái)識(shí)別和定位成熟的果實(shí)，然后協(xié)調(diào)多個(gè)定制的機(jī)械臂最后，它有一個(gè)用于無(wú)損采集終端執(zhí)行器和機(jī)載裝箱系統(tǒng)。

除草機(jī)器人：美國(guó)初創(chuàng)公司FarmWise開(kāi)發(fā)出一款8000磅重的機(jī)器人，它可以不使用任何殺蟲(chóng)劑就清潔地除草。不僅僅是除草。該公司的機(jī)器人使用計(jì)算機(jī)視覺(jué)來(lái)感知每個(gè)工廠的各種信息。每天，他們的機(jī)器人可以為一個(gè)大約40萬(wàn)人口的中型城市除草。

草莓采摘機(jī)器人：西班牙初創(chuàng)公司Agrobot開(kāi)發(fā)全自動(dòng)草莓收割機(jī)，這種收割機(jī)有24條“手臂”，可以獨(dú)立采摘草莓。Agrobot首先使用機(jī)器學(xué)習(xí)來(lái)測(cè)量漿果的成熟度。為了保護(hù)果實(shí)不被擠壓或掉落，機(jī)器人用兩片薄而鋒利的刀片把它們從莖上割下來(lái)。一旦切好，它們會(huì)立刻被裝進(jìn)一個(gè)小籃子里，籃子里有橡膠卷，橡膠卷會(huì)把水果放在通往包裝區(qū)的傳送帶上。

大棚巡檢機(jī)器人：福建首款人工智能農(nóng)業(yè)機(jī)器人正式在中國(guó)以色列示范農(nóng)場(chǎng)智能蔬果大棚開(kāi)始全天候生產(chǎn)巡檢。這款農(nóng)業(yè)機(jī)器人外型為白色的卡通人物形象，它有清晰的五官和四肢，通過(guò)底部的輪子和萬(wàn)向機(jī)構(gòu)能夠完成360度旋轉(zhuǎn)和移動(dòng)，可以流暢地沿著栽培槽自動(dòng)巡檢、定點(diǎn)采集、自動(dòng)轉(zhuǎn)彎、自動(dòng)返航、自動(dòng)充電等，它自行完成整個(gè)流程。

耕作機(jī)器人：由于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)向規(guī)?；l(fā)展，農(nóng)場(chǎng)的面積不斷擴(kuò)大，每到耕作期，往往需要雇傭大量勞力或是使用相關(guān)的農(nóng)機(jī)設(shè)備進(jìn)行作業(yè)。但是人力成本支出過(guò)高不說(shuō)，傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)機(jī)械也難以完全滿(mǎn)足精準(zhǔn)、高效的農(nóng)業(yè)耕作需求。如今，智能化的耕作機(jī)器人已經(jīng)面世。耕作機(jī)器人不僅可以根據(jù)農(nóng)田大小、輪廓以及種植作物種類(lèi)來(lái)調(diào)整作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)還能實(shí)現(xiàn)自主耕作，省去許多傳統(tǒng)步驟，大幅提升作業(yè)效率。

分揀機(jī)器人：在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，將各種成熟作物進(jìn)行分揀是一項(xiàng)必不可少的農(nóng)活，往往需要投入大量的勞動(dòng)力。而且，人力分揀有時(shí)候還會(huì)有所遺漏，做得總不夠完美，這時(shí)候，就需要分揀機(jī)器人上場(chǎng)了。農(nóng)業(yè)分揀機(jī)器人不僅堅(jiān)固耐用、操作簡(jiǎn)便，而且能夠自動(dòng)辨別不同的作物果實(shí)，進(jìn)行快速分類(lèi)，而且不會(huì)擦傷果實(shí)外皮。

施肥機(jī)器人：傳統(tǒng)的人工施肥，不僅非常浪費(fèi)，而且成本較高，對(duì)于環(huán)境的影響還不小。施肥機(jī)器人則非常“聰明”，可以根據(jù)不同類(lèi)型土壤的實(shí)際情況，制定不同的施肥策略。機(jī)器人可以科學(xué)配比出最適量的施肥方案，既能減少總量，控制成本，又能提升效率，還可以改善地下水質(zhì)。

擠奶機(jī)器人： 在為奶牛進(jìn)行擠奶時(shí)，擠奶機(jī)器人首先會(huì)對(duì)奶牛進(jìn)行自動(dòng)定位，接著對(duì)乳房進(jìn)行消毒，將吸奶器固定之后，再完成擠奶工作。同時(shí)，機(jī)器人還可以自動(dòng)統(tǒng)計(jì)并分析奶牛的健康狀況。