全球農(nóng)業(yè)機器人研發(fā)趨勢預(yù)測及對我國的啟示*

趙靜娟，鄭懷國，董瑜，楊艷萍

(1. 北京市農(nóng)林科學(xué)院農(nóng)業(yè)信息與經(jīng)濟研究所，北京市，100097； 2. 中國科學(xué)院文獻情報中心，北京市，100190)

通訊作者：楊艷萍，女，1982年生，廣西桂林人，博士，研究員；研究方向為農(nóng)業(yè)科技情報。E-mail: yangyp@mail.las.ac.cn

0 引言

農(nóng)業(yè)機器人是一種新型的智能農(nóng)業(yè)機械裝備，是人工智能監(jiān)測、自動控制、圖像識別技術(shù)、環(huán)境建模算法、感應(yīng)器、柔性執(zhí)行等先進技術(shù)的集合[1]。農(nóng)業(yè)機器人近年來發(fā)展迅速，在提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力、改變農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式、解決勞動力不足以及實現(xiàn)農(nóng)業(yè)的規(guī)?；⒍鄻踊途珳?zhǔn)化等方面顯示出了極大的優(yōu)越性，已逐漸成為農(nóng)業(yè)工程領(lǐng)域的重要方向之一。

我國發(fā)展農(nóng)業(yè)機器人的時機已成熟，政府對農(nóng)業(yè)裝備制造業(yè)發(fā)展也高度重視，先后出臺一系列政策舉措。農(nóng)業(yè)機器人作為智能化的農(nóng)業(yè)機械，得到越來越廣泛的應(yīng)用，成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的重要裝備。

近年來，針對農(nóng)業(yè)機器人發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢的研究有很多[2-6]，諶凱等針對農(nóng)業(yè)機器人繪制了專利地圖，從發(fā)展趨勢、重點技術(shù)領(lǐng)域、地域分布、競爭機構(gòu)及高被引專利等方面開展了態(tài)勢研究。邢穎等通過文獻計量分析的方法，基于SCI高被引論文，分析了國際農(nóng)業(yè)機械研究的技術(shù)前沿。袁建霞等以與農(nóng)業(yè)機器人研究相關(guān)的SCI論文為對象，綜合運用文獻計量法、內(nèi)容分析法和專家咨詢法等，對農(nóng)業(yè)機器人的論文產(chǎn)出趨勢、熱點研究主題、國家競爭態(tài)勢及研究前沿進行了分析。本文在專利和論文綜合分析的基礎(chǔ)上，調(diào)研了重點國家在農(nóng)業(yè)機器人發(fā)展方面的戰(zhàn)略規(guī)劃，運用定量分析和定性調(diào)研相結(jié)合的方法，通過回溯國內(nèi)外農(nóng)業(yè)機器人的發(fā)展歷程，分析歸納其研究熱點、前沿，及未來發(fā)展趨勢，結(jié)合我國未來幾年的戰(zhàn)略需求和重點發(fā)展方向進行分析，為我國未來在農(nóng)業(yè)機器人的基礎(chǔ)研究、技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)布局等方面的前沿規(guī)劃提供參考和建議。

1 數(shù)據(jù)來源與分析方法

本研究綜合應(yīng)用定性分析、定量分析和專家咨詢方法開展國際農(nóng)業(yè)機器人研發(fā)趨勢預(yù)測研究。

定性分析：針對歐盟、美國、日本、韓國、澳大利亞等國家發(fā)布的戰(zhàn)略規(guī)劃和資助項目，針對PrecisionAg、CropLife、Farm Industry News、Agfunder等重要行業(yè)媒體和行業(yè)咨詢公司的信息以及行業(yè)報告等進行了全面分析。

定量分析：文獻數(shù)據(jù)以Web of Science和EI Compendex數(shù)據(jù)庫為主要數(shù)據(jù)源，以主題檢索詞為主編寫檢索式，論文檢索時間限定為入庫年至2017年；專利數(shù)據(jù)以Derwent Innovation數(shù)據(jù)庫為數(shù)據(jù)來源，根據(jù)標(biāo)題和摘要主題詞編寫檢索式，檢索時間限定為入庫年至2017年。開展了基礎(chǔ)研究布局、技術(shù)研發(fā)布局、核心科研產(chǎn)出分析等研究。

專家咨詢：在研究過程中，組織領(lǐng)域?qū)＜?，圍繞技術(shù)體系梳理、檢索式構(gòu)建、檢索結(jié)果篩選、分析結(jié)果判斷、技術(shù)前沿解讀等進行全程溝通，依托專家的知識積累和專業(yè)判斷進行領(lǐng)域研究熱點、趨勢研判，以及對策建議等研究。

2 全球農(nóng)業(yè)機器人研究進展

2.1 研究歷程

農(nóng)業(yè)機器人發(fā)展大體上經(jīng)歷了四個階段(圖1)。

圖1 農(nóng)業(yè)機器人全球論文數(shù)量和專利數(shù)量年度分布Fig. 1 Distribution of the number of global articles and patents in agricultural robotics by year

1) 萌芽期(1951—1980年)：1980年以前，農(nóng)業(yè)機器人領(lǐng)域全球每年申請的專利數(shù)量較少，均在30件以下，屬于技術(shù)萌芽期。早期的農(nóng)業(yè)機器人技術(shù)主要來自美國，并且主要涉及了機器人機械部分相關(guān)的研究。相對于技術(shù)專利而言，農(nóng)業(yè)機器人論文出現(xiàn)時間較晚，研究論文發(fā)表時間可以回溯到1968年，年度論文發(fā)表量少于年度專利申請量。

2) 緩慢發(fā)展期(1981—1990年)：農(nóng)業(yè)機器人領(lǐng)域的專利申請數(shù)量開始逐步發(fā)展，但專利總量仍然較少，處于緩慢發(fā)展期，年專利申請量在70件以下。此時期，隨著工業(yè)技術(shù)以及自動定位與導(dǎo)航技術(shù)的不斷發(fā)展及其廣泛運用，催生了不同類型的農(nóng)業(yè)機器人，如采摘機器人、收獲機器人、擠奶機器人等。該階段農(nóng)業(yè)機器人領(lǐng)域有少量的研究論文發(fā)表，主要涉及利用工業(yè)機器人的技術(shù)來研究農(nóng)業(yè)的機器人化，對收獲、嫁接、移植、摘粒、噴藥等作業(yè)進行了研究。1984年，京都大學(xué)近藤直教授首次成功將機器人引入農(nóng)業(yè)工程領(lǐng)域。該時段的后期，澳大利亞、英國等國家分別發(fā)表了剪羊毛機器人和擠奶機器人相關(guān)論文。

3) 平穩(wěn)發(fā)展期(1991—2005年)：農(nóng)業(yè)機器人技術(shù)得到進一步發(fā)展。此階段的專利和文獻內(nèi)容多涉及農(nóng)業(yè)作業(yè)環(huán)境、作物栽培式樣、作物物理特性等方面，努力使人—作物—機器人三者關(guān)系協(xié)調(diào)，使機器人更適宜于農(nóng)業(yè)作業(yè)。

4) 快速發(fā)展期(2006年至今)：2006年后，農(nóng)業(yè)機器人領(lǐng)域進入快速發(fā)展階段，專利申請量和論文發(fā)表量均快速攀升。此時期，高智能、高速度、低成本的農(nóng)業(yè)機器人成為主攻方向?，F(xiàn)代機器人本身集高、精、尖技術(shù)為一體，它可裝備與人的眼、耳、鼻、手以及腦等相似的多種傳感器。機器人的所有這些特性使得農(nóng)業(yè)機器人將在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中扮演著無可替代的重要角色。

2.2 研究現(xiàn)狀

2.2.1 戰(zhàn)略規(guī)劃

歐盟：通過FP7或“地平線2020”等框架計劃資助了多項機器人研究項目。2010年，歐盟資助了面向作物和林業(yè)可持續(xù)管理的機器人(CROPS)項目，旨在開發(fā)一種高度可配置、模塊化、智能化的載體平臺，包括模塊化并聯(lián)機器人和智能工具(傳感器、算法、噴霧器、夾持器)，開發(fā)了集中高價值作物(如溫室蔬菜、水果、葡萄)機器人樣機，同時還在感知以及智能傳感器融合與學(xué)習(xí)算法方面開展了大量的研究工作。2016年，歐盟委員會投入9 870萬歐元啟動第二輪“地平線2020”機器人計劃，園藝機器人(TrimBot2020)作為其中的子項目，主要是利用先進機器人和視覺技術(shù)，開發(fā)首個戶外花園修剪機器人原型。同年，歐盟發(fā)布《2016版機器人技術(shù)路線圖》，涉及系統(tǒng)開發(fā)集成、人機交互、機電一體化、知覺、導(dǎo)航與認知等6個技術(shù)集群。

美國：2014年，農(nóng)業(yè)部國家食品與農(nóng)業(yè)研究所(NIFA)宣布斥資300萬美元用于農(nóng)業(yè)機器人的研發(fā)，重點資助方向包括目標(biāo)識別與算法、相關(guān)機器人(分選機器人、溫室機器人、園藝機器人)等。2015年，美國“國家機器人計劃”投資3 700萬美元用于推動協(xié)作機器人(co-robots)的開發(fā)與使用，該計劃關(guān)注了14個重點方向，如自治系統(tǒng)、傳感和智能感知、建模與分析、規(guī)劃和控制、認知和學(xué)習(xí)等方面。2016年，美國發(fā)布第三版機器人路線圖《從互聯(lián)網(wǎng)到機器人》，重點關(guān)注機械與致動裝置、移動性與操控性、感知、形式化方法、學(xué)習(xí)與適應(yīng)、控制與規(guī)劃、人機交互、多智能體機器人等領(lǐng)域。

日本：2016年，日本在其發(fā)布的《第五期科技基本計劃》中提出，致力于創(chuàng)造領(lǐng)先大變革時代的未來產(chǎn)業(yè)和社會變革，加強超智能社會的服務(wù)平臺基礎(chǔ)技術(shù)研發(fā)，包括：機器人技術(shù)、傳感器技術(shù)等；靈活利用低成本的ICT或機器人技術(shù)等加快農(nóng)業(yè)智能化，以保障糧食的穩(wěn)定性。2017年，日本發(fā)布《人工智能產(chǎn)業(yè)化路線圖》，并預(yù)計在2020年前后，實現(xiàn)無人農(nóng)場和機器人的應(yīng)用。

我國對農(nóng)業(yè)機器人的研究起步相對較晚，但產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，同時政策上支持力度不小，2016年工業(yè)和信息化部、國家發(fā)展改革委、財政部聯(lián)合發(fā)布《機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2016—2020年)》，為農(nóng)業(yè)機器人的進一步發(fā)展提供了新機遇。目前我國正在研究制定面向2035年的機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃，總結(jié)中國機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，存在的問題和關(guān)鍵的技術(shù)環(huán)節(jié)，為未來的相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供指導(dǎo)。

2.2.2 研發(fā)布局

1) 基礎(chǔ)研究布局分析。農(nóng)業(yè)機器人基礎(chǔ)研究布局主要通過SCI論文的主題研究予以體現(xiàn)。通過研究論文的關(guān)鍵詞共現(xiàn)，農(nóng)業(yè)機器人研究論文共聚成5個簇，分別為機器視覺、定位與導(dǎo)航、采收機器人、漁業(yè)機器人和擠奶機器人等相關(guān)研究(圖2)。其中，擠奶機器人相關(guān)研究文獻數(shù)量最多，內(nèi)容涉及了牛群管理、動物行為監(jiān)測、牛奶產(chǎn)量與質(zhì)量檢測、奶牛疾病檢測、奶牛福利等。其次，定位與導(dǎo)航、機器視覺相關(guān)研究文獻量也較多，它們是農(nóng)業(yè)機器人的最基本的支撐技術(shù)。

圖2 農(nóng)業(yè)機器人基礎(chǔ)研究布局Fig. 2 Basic researches by cluster in agricultural robotics

2) 技術(shù)研發(fā)布局。技術(shù)研發(fā)布局主要通過專利文獻的主題研究予以體現(xiàn)。目前，全球農(nóng)業(yè)機器人專利研發(fā)大致包含機器人技術(shù)和機器人類別兩大主題(圖3)。其中，技術(shù)主題包括機械手、傳感器；機器人類別主題包括割草、播種、采摘、收獲、噴霧、灌溉、嫁接、堆垛、擠奶和漁業(yè)養(yǎng)殖機器人等。其中，擠奶機器人和割草機器人這兩個主題是當(dāng)前農(nóng)業(yè)機器人專利研發(fā)活動中的熱點主題。

圖3 農(nóng)業(yè)機器人專利技術(shù)景觀圖Fig. 3 Patent and R & D landscape in agricultural robotics

2.2.3 研發(fā)產(chǎn)出特點分析

1) 亞洲、北美和歐洲等地區(qū)是農(nóng)業(yè)機器人研發(fā)成果的主要產(chǎn)出區(qū)域。從論文和專利數(shù)量來看，排名前十的國家主要分布在亞洲、北美和歐洲等地區(qū)，這些地區(qū)論文數(shù)量和專利產(chǎn)出數(shù)量占全球總量比例分別達到77%和95%。亞洲進入前十的國家有中國、日本和韓國，中國專利和論文數(shù)量均排名全球首位，表現(xiàn)突出。美國也表現(xiàn)優(yōu)異，美國論文數(shù)量和專利數(shù)量均排名第二位。此外，歐洲有5個國家進入全球發(fā)文量和全球?qū)＠麛?shù)量前十行列(表1)。

表1 主要國家論文發(fā)表和專利申請情況Tab. 1 Top countries by volume of research papers and patents

2) 歐、美等國的研究產(chǎn)出成果質(zhì)量和影響力均較高。美國在該領(lǐng)域持有的前10%高被引論文數(shù)量最多，占總數(shù)的四分之一，論文篇均被引排名第四位，同時美國持有的授權(quán)專利最多，高達366件，其PCT(Patent Cooperation Treaty)專利數(shù)量排名第一，專利篇均被引排名第三位，說明美國十分重視國際市場布局，且論文質(zhì)量和專利的影響力均較高。荷蘭的論文篇均被引排名第五位，持有的授權(quán)專利數(shù)量排名第二位，PCT專利數(shù)量排名第三位，主要在歐洲(37%)、美國(20%)、德國(11%)等歐美國家布局了相關(guān)專利。瑞典論文的篇均被引排名第一位，表現(xiàn)十分突出，PCT專利數(shù)量和篇均被引頻次均排名第二位，說明瑞典的論文和專利質(zhì)量與影響力均名列前茅。加拿大專利篇均被引排名第一位，相關(guān)專利影響力較高。

3) 大學(xué)、科研機構(gòu)和企業(yè)在創(chuàng)新鏈中的角色分工明確。在基礎(chǔ)研究環(huán)節(jié)，科研機構(gòu)和高校是農(nóng)業(yè)機器人研發(fā)的主力軍。其中中國的大學(xué)表現(xiàn)突出，排名前十位的機構(gòu)中中國占據(jù)了6個席位，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)以122篇論文數(shù)量排名第一，江蘇大學(xué)排名第二，發(fā)文112篇，荷蘭瓦赫寧根大學(xué)研究中心表現(xiàn)較為突出，以78篇論文數(shù)量位居第三。

在技術(shù)研發(fā)環(huán)節(jié)，企業(yè)是農(nóng)業(yè)機器人研發(fā)的主體。其中，前3位的機構(gòu)依次為荷蘭的Maasland公司(258件)、美國的Technologies Holdings公司(190件)和瑞典的利拉伐公司(166件)。目前，一些企業(yè)已經(jīng)開發(fā)出商業(yè)化的產(chǎn)品，如洋馬開發(fā)的全自動蔬菜嫁接機AG1000，該機嫁接速度為1 000株/h；2010年荷蘭利利公司(Lely)研制成最新一代的名叫“宇航員”的擠奶機器人；瑞典利拉伐公司(Delaval)研制出全自動擠奶機器人(VMS)。

4) 園藝機器人文獻數(shù)量較多，養(yǎng)殖機器人專利數(shù)量最多。總體而言，農(nóng)業(yè)機器人的專利數(shù)量遠遠多于研究論文數(shù)量，主要體現(xiàn)在大田機器人和養(yǎng)殖機器人兩方面。從各類農(nóng)業(yè)機器人論文數(shù)量來看，園藝類機器人相關(guān)研究論文數(shù)量最多，為 1 640 篇，占比為43.6%；其次是養(yǎng)殖類機器人，為631篇，占比為17.1%；大田機器人發(fā)文數(shù)量最少，為527篇，占比為14.2%。從專利數(shù)量來看，養(yǎng)殖機器人相關(guān)專利數(shù)量最多，為2 131件，占比38.7%；園藝機器人專利數(shù)量次之，占比為29.7%；大田機器人專利數(shù)量最少，占比為17.8%(圖4)。

圖4 不同類型機器人發(fā)文與專利數(shù)量比例Fig. 4 Articles and patents by robots of different purposes

2.3 研究前沿

2.3.1 國外戰(zhàn)略前沿部署分析

對各國戰(zhàn)略規(guī)劃分析顯示，歐美國家研發(fā)的機器人主要集中在園藝等高價值作物上，以及感知、控制與規(guī)劃、人機交互等重要技術(shù)領(lǐng)域。例如，歐盟FP7作物智能機器人(Clever Robots of Crops, CROPS)項目研發(fā)了溫室蔬菜、水果、葡萄等相關(guān)的機器人，TrimBot2020開發(fā)首個戶外花園修剪機器人；美國NIFA資助分選機器人、溫室、園藝機器人等相關(guān)研究。在技術(shù)層面，歐盟CROPS項目在感知以及智能傳感器融合與學(xué)習(xí)算法方面開展了大量的研究工作，歐盟和美國發(fā)布的相關(guān)路線圖均涉及了感知、控制與規(guī)劃、人機交互等領(lǐng)域。

2.3.2 高被引研究論文分析

通過對ESI數(shù)據(jù)庫中高被引論文(Highly Cited Paper)和熱點論文(Hot Paper)進行聚類和分析，得到基礎(chǔ)研究前沿。在農(nóng)業(yè)機器人研究領(lǐng)域，共獲得4篇高被引論文和熱點論文。其中，最早的文獻發(fā)表于2008年，研究內(nèi)容涉及了除草機器人；最新的一篇文獻發(fā)表于2017年，涉及了全自動作物監(jiān)測機器人平臺(表2)。

表2 ESI數(shù)據(jù)庫中農(nóng)業(yè)機器人的高被引和熱點文獻列表Tab. 2 List of highly cited paper and hot paper in agricultural robotics in the ESI database

相關(guān)研究內(nèi)容包括：(1)機器視覺在果蔬自動檢測中的應(yīng)用；(2)除草機器人中有關(guān)導(dǎo)航、檢測與識別、精確除草和繪圖等4種核心技術(shù)；(3)蔬菜嫁接技術(shù)，其中開發(fā)高效砧木和便利的嫁接工具一直是該領(lǐng)域的研究熱點；(4)全自動作物監(jiān)測機器人平臺，建立了一個專用傳感器陣列(dedicated sensor array)，可對作物全生命周期的冠層發(fā)育進行精確監(jiān)測。

2.3.3 核心專利技術(shù)分析

根據(jù)INNOGRAPHY數(shù)據(jù)庫中的專利強度指標(biāo)(90%～100%)篩選出115件農(nóng)業(yè)機器人領(lǐng)域核心專利。通過聚類分析獲得該技術(shù)前沿的主題分布(圖5)，這些主題涉及機械臂、圖像處理等機器人技術(shù)，以及養(yǎng)殖、采收、擠奶、割草等機器人類型。這些核心專利主要來自美國、荷蘭、瑞典、加拿大、以色列和德國等國家(表3)。

圖5 核心技術(shù)主題分布Fig. 5 Topics of core technologies

表3 國家與機構(gòu)分布Tab. 3 Countries and patentees 件

其中，美國Technologies Holdings 公司專利申請量最多，達20件；其次是美國約翰迪爾公司和荷蘭利利公司，專利申請量均為10項；美國Technologies Holdings 公司專利和荷蘭利利公司的專利技術(shù)側(cè)重擠奶機器人，美國約翰迪爾公司的專利技術(shù)側(cè)重田間操作機器人。中國僅江南大學(xué)1件專利進入該研究前沿，專利內(nèi)容為“一種多關(guān)節(jié)柔性機械手”。

2.4 趨勢預(yù)判

2.4.1 機器人技術(shù)預(yù)計未來十年實現(xiàn)成熟應(yīng)用

美國農(nóng)業(yè)眾籌平臺Agfunder利用Gartner曲線對農(nóng)業(yè)技術(shù)成熟度的分析顯示，農(nóng)業(yè)機器人技術(shù)目前還處于科技誕生的促發(fā)期(Technology Trigger)。在此階段，隨著媒體的過度報道，非理性的渲染，產(chǎn)品的知名度無所不在。然而隨著這些技術(shù)或產(chǎn)品的缺點、問題、局限性的出現(xiàn)，失敗的案例多于成功的案例。

此外，多家行業(yè)機構(gòu)認為農(nóng)業(yè)機器人技術(shù)離成熟應(yīng)用尚需時日。加拿大前瞻研究機構(gòu)2014年發(fā)表的報告認為，農(nóng)業(yè)機器人到2018年在科研中實現(xiàn)，2020年成為主流技術(shù)，2021年普遍推廣。全球管理咨詢公司波士頓和英國IDTechEx等分別對農(nóng)業(yè)機器人研發(fā)現(xiàn)狀和市場進行分析預(yù)測，并認為未來幾年機器人將在農(nóng)場得到廣泛使用。

2.4.2 更多種類的農(nóng)業(yè)機器人將實現(xiàn)商業(yè)化

當(dāng)前，很多國家和地區(qū)對于農(nóng)業(yè)機器人的使用大多局限于特定某一些品種，如收割機器人、擠奶機器人等已經(jīng)被廣泛接受與使用，技術(shù)也相對成熟。但是，對于蔬菜、水果、畜牧業(yè)所需要的農(nóng)業(yè)機器人，當(dāng)前發(fā)展程度仍然不夠。未來，隨著市場的需要及技術(shù)的進步，科學(xué)家們必將研究出更多方面適用于更多需求的農(nóng)業(yè)機器人，如收菜機器人、摘果機器人等，并且使其精細度更高、生產(chǎn)效率更高，使農(nóng)業(yè)機器人能被農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的各行各業(yè)所應(yīng)用，以全面提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率。據(jù)英國IDTechEx分析報告顯示，到2023年前后，除草機器人、蔬果采收機器人、草莓采摘機器人、蘋果采摘機器人等將逐漸開始上市，未來會有更多種類的農(nóng)業(yè)機器人實現(xiàn)商業(yè)化。

2.4.3 農(nóng)業(yè)機器人的發(fā)展將更具智能化

智能化已經(jīng)成為未來農(nóng)業(yè)機器人發(fā)展的必然趨勢。智能化機器人的決策分析能力更強、適應(yīng)性更強，且操作更簡單，農(nóng)民可在田間地頭用智能手機或其它智能無線終端設(shè)備就可以操縱農(nóng)業(yè)機器人進行田間作業(yè)。而智能機器人也可以實現(xiàn)精密性操作，如果園智能機器人可以在果園里配合導(dǎo)航系統(tǒng)、紅外系統(tǒng)等實現(xiàn)自動尋果、收果、自動分級等。在新的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式和新技術(shù)的應(yīng)用中，農(nóng)業(yè)機器人作為新一代智能化的農(nóng)業(yè)機械，必然會要求對視覺和非視覺傳感器技術(shù)、圖像采集和處理的算法等進行更深入的研究，從而提高其辨識和避障能力，降低損傷率，真正代替人類實現(xiàn)智能化、高效化、精準(zhǔn)化作業(yè)。此外，在各國的戰(zhàn)略規(guī)劃中，智能化的機器人也是其關(guān)注的重點，如歐盟CROPS項目，旨在開發(fā)一種高度可配置、模塊化、智能化的載體平臺；多智能體機器人(Multi-Agent Robotics)則是美國第三版機器人路線圖的關(guān)注重點之一。

2.4.4 農(nóng)業(yè)機器人未來有較大的市場潛力

多家行業(yè)機構(gòu)均對農(nóng)業(yè)機器人開展了市場預(yù)測研究。2015年，國際知名調(diào)研機構(gòu)Technavio發(fā)布了一份關(guān)于農(nóng)業(yè)機器人市場預(yù)期報告顯示，2015年至2019年期間，全球農(nóng)業(yè)機器人市場年復(fù)合增長率將達11%以上。根據(jù)Tractica機構(gòu)預(yù)測，2024年農(nóng)業(yè)機器人出貨量將從2016年的3.2萬部增長至59.4萬部，2024年農(nóng)業(yè)機器人收入將達到741億美元。在中國，隨著農(nóng)業(yè)集約化程度的提高和制造業(yè)智能化升級，將需要越來越多的農(nóng)業(yè)機器人應(yīng)用到大規(guī)模農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中。

3 發(fā)展建議

1) 加強前沿布局，提高農(nóng)業(yè)裝備制造水平。目前，歐美發(fā)達國家在農(nóng)業(yè)機器人領(lǐng)域的前瞻布局主要關(guān)注感知、智能傳感器融合與學(xué)習(xí)算法、控制與規(guī)劃、人機交互等領(lǐng)域。我國機器人研制起步較晚，與發(fā)達國家的差距仍然較大。因此，我國要及時追蹤相關(guān)領(lǐng)域前沿方向，加強前沿技術(shù)的布局，縮小與發(fā)達國家的差距。同時，我國仍需提高農(nóng)業(yè)裝備制造能力，加強關(guān)鍵零部件和儀器的研發(fā)，只有這樣才能實現(xiàn)農(nóng)業(yè)機器人整體水平的提升。

2) 提高基礎(chǔ)研究質(zhì)量，重視相關(guān)專利布局。我國農(nóng)業(yè)機器人領(lǐng)域的論文數(shù)量和專利數(shù)量已位居全球首位，但是在研究的質(zhì)量和影響力上還有待進一步提高。我國科學(xué)家應(yīng)當(dāng)加強與國際同行之間的交流合作，重視專利的海外布局，提高科研成果的質(zhì)量和影響力。盡管目前我國在農(nóng)業(yè)機器人研究方面已取得了一些進展，但在自動導(dǎo)航、機器視覺、圖像處理與自動識別、機器人協(xié)同作業(yè)等核心技術(shù)和關(guān)鍵點上仍需要集中力量加強攻關(guān)，在短期內(nèi)取得顯著進展。

3) 引導(dǎo)和加強企業(yè)在農(nóng)業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中的作用。歐美等發(fā)達國家公益機構(gòu)和企業(yè)分工明確，分別在農(nóng)業(yè)機器人的基礎(chǔ)研究和技術(shù)開發(fā)等創(chuàng)新鏈環(huán)節(jié)發(fā)揮著重要作用。目前，我國農(nóng)業(yè)機器人的基礎(chǔ)研究和技術(shù)開發(fā)等環(huán)節(jié)的創(chuàng)新主體均為高校和科研機構(gòu)，企業(yè)尚未在其中發(fā)揮相應(yīng)的作用，這將嚴(yán)重影響我國農(nóng)業(yè)機器人創(chuàng)新成果的應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。因此，國家應(yīng)加大政策和資金扶持力度，引導(dǎo)優(yōu)勢企業(yè)進入相關(guān)領(lǐng)域，參與核心技術(shù)研發(fā)，促進農(nóng)業(yè)機器人領(lǐng)域的公私合作，加快產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。