农业机器人研发概况

时间：2020-01-05

进入后工业化的发达地区，随着农业生产的日趋工业化、规模化及**化的不断发展，农业机器人研发早已成为其科研的**内容之一，在育苗、移苗、嫁接、农产品收获等方面得到诸多试验与应用。同时，机器人技术的发展也有效促进了发达地区农业生产过程的自动化、智能化和**化发展。但目前农业机器人在中国无论是研发还是应用还处于起步阶段。

1)发达地区农业机器人的研发概况
发达地区对农业机器人的研制起步早、投资大、发展快，这些地区农业规模化、多样化、**化和设施农业的**发展，有效地促进了农业机器人与其他智能化农业机械的发展。自20世纪80年代开始，发达地区根据本国实际，纷纷开始农业机器人的研发，并相继研制出了嫁接机器人、扦插机器人、移栽机器人和采摘机器人等多种农业生产机器人。如澳大利亚的剪羊毛机器人，荷兰的挤奶机器人，法国的耕地和分拣机器人，日本和韩国的插秧机器人，丹麦的农田除草机器人，西班牙的采摘柑橘机器人，英国的采蘑菇机器人等。Belforte等研发出一种多用途、低成本的温室机器人样机，*人工帮助，可以在温室环境下进行**施药和**施肥作业，样机生产率达到400 -500株/h。近年来，东南亚一些地区对农业机器人的研发也表示出较大兴趣。总体看来，在农业机器人的研发方面，日本居世界良好地位，现已研制出番茄、黄瓜、葡萄、柑橘等水果和蔬菜收获的多种可用于农业生产的机器人。但是由于农业生产环境、作业对象及使用者等与工业生产领域截然不同，发达地区已研发成功的农业机器人目前尚未实现商品化生产和大面积普及。

进入21世纪，农业劳动力不断向其他产业转移，农业劳动力结构性短缺和日趋老龄化渐已成为**性问题。设施农业、**农业和**的**发展，特别是人工作业成本的不断攀升，为农业机器人的进一步发展提供了新的动力和可能。如果蔬的采摘不仅季节性强、劳动量大，而且作业费用高，人工收获的费用通常占全程生产费用的50%左右，因此采摘机器人在日本、美国、荷兰等地区已有初步使用。 Cho等研发出3-自由度机器人用于收获莴苣，该机器人基于机器视觉和模糊逻辑控制原理，包括3 -自由度机械手、末端执行器、莴苣传送带、吹送风机、机器视觉装置、6个光电传感器以及模糊逻辑控制器等部分。该机器人的收获成功率为94.12%，平均收获周期为5s/个。荷兰农业与环境工程*研发出黄瓜收获机器人，该机器人的较大优势是可以从不同方位对某一特定黄瓜进行几次收获作业尝试，可提高收获成功率。van Henten等利用该机器人对温室黄瓜进行田间采摘试验，平均收获成功率为74.4%，多数作业失败归因于末端执行器对果茎的定位不准确。 Qiao等开发出移动式水果分级机器人，利用电子计量系统和机器视觉系统来获得田间果实的重量、尺寸、颜色、外形、缺陷等果实品质指标，并记录产地、收获时间等相关信息，以此信息源为基础建立作物的产量和品质地图，为田间生产作业提供科学决策。

2)中国农业机器人的研发概况
中国的农业机器人研发起步晚、投资少、发展慢，与发达地区相比差距还很大，目前还处于起步阶段。20世纪90年代中期，国内才开始了农业机器人技术的研发。中国农业大学为中国大陆农业机器人技术早期研发单位之一，研制出的自动嫁接机器人已成功进行了试验性嫁接生产，解决了蔬菜幼苗的柔嫩性、易损性和生长不一致性等难题，可用于黄瓜、西瓜、甜瓜等幼苗的嫁接，形成了具有自主知识产权的自动化嫁接技术。随后南京农业大学、东北林业大学等其他高校和科研院所也相继开展了相关研究，并且随着中国工业化、城镇化和现代化的**发展，中国农业机器人的研发范围亦在逐步扩大，目前在耕耘机器人、除草机器人、施肥机器人、喷药机器人、蔬菜嫁接机器人、收割机器人、采摘机器人等方面均有研发。此外，东北林业大学研制出林木球果采摘机器人，它的应用有望缓解我国的森林资源危机，改进我国的森林资源利用方式。

中国机器人技术与发达地区相比差距明显，农业机器人差距更大。但随着中国科技和经济的**发展，尤其是地区不断加大农业机械化发展扶持力度，中国农机化事业进入了**的良好发展时期，也为农业机器人提供了良好发展机遇，农业机器人技术的先进性和先导性决定了其必将成为未来中国农业技术装备研发的重要内容之一。

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