農(nóng)業(yè)機器人發(fā)展情況綜述

摘要：農(nóng)業(yè)機器人在農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用越來越廣泛。而農(nóng)業(yè)機械化是一個國家農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要標志。通過對國內(nèi)外農(nóng)業(yè)機器人的現(xiàn)狀進行分析，歸納了現(xiàn)在農(nóng)業(yè)機器人存在的問題，展望了了農(nóng)業(yè)機器人的發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：農(nóng)業(yè)機器人;現(xiàn)狀;發(fā)展趨勢

0前言

機器人在現(xiàn)在的工業(yè)，農(nóng)業(yè)和日常生活中應(yīng)用的很廣泛。農(nóng)業(yè)機器人以農(nóng)作物為對象，有人類感知和行動的功能，融合了多門學(xué)科的可重復(fù)編程的自動化設(shè)備。隨著社會不斷的發(fā)展進步，在農(nóng)業(yè)方面的勞動力正在減少，更多的年輕人不愿意從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。在人口較少的發(fā)達國家，農(nóng)業(yè)機器人越來越受到國家的重視。農(nóng)業(yè)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(chǎn)效率，解決勞動力稀缺的問題。

本文主要介紹國內(nèi)外農(nóng)業(yè)機器人的研究發(fā)展情況，以及農(nóng)業(yè)機器人存在的不足之處，并且分析了為了農(nóng)業(yè)機器人的發(fā)展趨勢。

1 國內(nèi)外農(nóng)業(yè)機器人發(fā)展現(xiàn)狀

1.1國內(nèi)農(nóng)業(yè)機器人發(fā)展現(xiàn)狀

從九十年代以來，我國已經(jīng)在草莓，黃瓜和番茄采摘機器人的研發(fā)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(nèi)完成采摘動作。2009年已經(jīng)研究出了荔枝采摘機械手用于荔枝的采摘。2011年我國設(shè)計的除草機器人，可以識別雜草，實現(xiàn)智能化除草。我國某農(nóng)業(yè)大學(xué)的教授在2009年時研制了國內(nèi)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(jù)不同農(nóng)作物的生長情況來確定營養(yǎng)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(nóng)田中行走，可實現(xiàn)智能化施肥，避免浪費營養(yǎng)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(yè)效率除草機器人先對雜草進行初步識別，在進行定位，實現(xiàn)智能除草。這樣不僅可以節(jié)省除草劑，還能節(jié)省不少人力物力，提高作業(yè)效率。我國在嫁接技術(shù)上取得不錯成績，嫁接機器人利用圖像識別技術(shù)識別農(nóng)作物的具體位置，然后完成切苗，結(jié)合，固定等嫁接過程，實現(xiàn)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(fā)達國家相比還有不少的差距。

1.2 國外農(nóng)業(yè)機器人發(fā)展現(xiàn)狀

丹麥研究了農(nóng)田除草機器人，美國研究的機器人可以對農(nóng)作物精確噴農(nóng)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(cè)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(jīng)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(nóng)業(yè)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(nóng)業(yè)，可實現(xiàn)翻地，播種，施肥，噴藥和收割等作業(yè)，實現(xiàn)智慧化生產(chǎn)，降低農(nóng)業(yè)勞動人員的工作強度。

2農(nóng)業(yè)機器人存在的不足

農(nóng)業(yè)機器人經(jīng)過幾十年的發(fā)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(shù)問題。第一，農(nóng)作物都很嬌嫩，農(nóng)業(yè)機器人在采摘時容易將它損壞。第二，農(nóng)業(yè)機器人工作環(huán)境復(fù)雜，沒有固定的作業(yè)環(huán)境。第三，農(nóng)作物由于季節(jié)性比較強，會導(dǎo)致農(nóng)業(yè)機器人利用率低，成本高。第四，農(nóng)業(yè)機器人智能化程度偏低，許多農(nóng)業(yè)生產(chǎn)不能單獨由農(nóng)業(yè)機器人去完成，采摘作業(yè)效率也很低，只能逐個的采摘果實，這就導(dǎo)致了用農(nóng)業(yè)機器人采摘農(nóng)作物的成本很高。我國研制農(nóng)業(yè)機器人比較晚，并且農(nóng)業(yè)機器人在精確性，靈活性和適應(yīng)性等方面比不上人類，所以農(nóng)業(yè)機器人依然有許多的問題需要解決。

3農(nóng)業(yè)機器人發(fā)展趨勢

農(nóng)業(yè)機器人的出現(xiàn)減輕了人的勞動強度，提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，會應(yīng)用的越來越廣泛。第一，未來農(nóng)業(yè)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?qū)r(nóng)作物實施精細化管理，這樣可以提高農(nóng)作物的品質(zhì)和產(chǎn)量，滿足更多的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。第三，可靠性更高，更加柔性，能適應(yīng)復(fù)雜的生產(chǎn)環(huán)境，采摘率也會提高不少。并且可以根據(jù)不同的果實的大小、形狀和硬度等情況設(shè)計出專門的機械手。第四，智能識別系統(tǒng)更先進，在光線較差時，仍然能夠準確的識別農(nóng)作物。即使在夜間也可以作業(yè)，大大降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的強度，使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)趨向智慧化和規(guī)模化。第五，農(nóng)業(yè)機器人的使用和維護成本很高，未來其成本會降低，能讓農(nóng)民可以接受其價格。第六，農(nóng)業(yè)機器人在面對復(fù)雜多變的自然環(huán)境時有足夠的適應(yīng)性。未來農(nóng)業(yè)機器人會更靈活，更精確，更加的適應(yīng)不同的自然環(huán)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(yè)，減輕勞動者的勞動強度，提高農(nóng)作物的產(chǎn)量和品質(zhì)。農(nóng)業(yè)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。

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作者簡介：胡師柿（1990-）男，碩士研究生，研究方向：機械設(shè)計。

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