農(nóng)業(yè)機(jī)器人是指運(yùn)用在在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的智能機(jī)器人，是一種可由不同程序軟件控制，以適應(yīng)各種作業(yè)，能感覺并適應(yīng)作物種類或環(huán)境變化，有檢測(cè)(如視覺等)和演算等人工智能的新一代無人自動(dòng)操作機(jī)械。同工業(yè)機(jī)器人或者其他領(lǐng)域機(jī)器人相比，農(nóng)業(yè)機(jī)器人工作環(huán)境多變，以非結(jié)構(gòu)環(huán)境為主，工作任務(wù)具有極大的挑戰(zhàn)性。因此，一般而言，農(nóng)業(yè)機(jī)器人對(duì)智能化程度的要求要遠(yuǎn)高于其他領(lǐng)域機(jī)器人。

農(nóng)業(yè)機(jī)器人如何產(chǎn)生的

農(nóng)業(yè)機(jī)器人的歷史分為兩個(gè)階段，2000年以前農(nóng)業(yè)機(jī)器人是機(jī)械電器自動(dòng)化設(shè)備，2000年以后是加入人工智能、機(jī)器視覺等新技術(shù)的自動(dòng)化設(shè)備。

上世紀(jì)80年代開始，一些發(fā)達(dá)國家由于地多人少的原因，就已經(jīng)開始致力于農(nóng)業(yè)機(jī)器人的研發(fā)工作，并相繼研制出了嫁接、扦插、移栽和采摘等多種農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機(jī)器人。機(jī)器人在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的出現(xiàn)和應(yīng)用，為這些國家的農(nóng)業(yè)自動(dòng)化、精準(zhǔn)化、智能化發(fā)展帶來了強(qiáng)勁動(dòng)力。

農(nóng)業(yè)機(jī)器人發(fā)展歷史

2007年掃描果實(shí)并收集土壤、種子數(shù)據(jù)的Ag Tracker被發(fā)明出來。

2012年能夠在植物育苗室內(nèi)移動(dòng)盆栽樹苗的機(jī)器人——收獲運(yùn)輸車HV-100被研發(fā)出來，同年能夠除去生菜土地里多余種子的生菜機(jī)器人Lettuce bot誕生，2012年還誕生了剪除或者栽培葡萄藤的Wall-Ye機(jī)器人，該機(jī)器人能夠收集土壤健康狀況和葡萄庫存的數(shù)據(jù)。

2013年采摘草莓的機(jī)器人出生，該機(jī)器人使用兩個(gè)數(shù)碼相機(jī)來拍攝草莓的顏色，判斷草莓的成熟程度，并且采摘已熟的草莓。

目前種植水稻的機(jī)器人正在研發(fā)中，該機(jī)器人能夠分析田地的貧瘠等環(huán)境。

農(nóng)業(yè)機(jī)器人分類

施肥機(jī)器人、耕耘機(jī)器人、除草機(jī)器人、噴藥機(jī)器人、蔬菜嫁接機(jī)器人、收割機(jī)器人（如番茄收獲機(jī)器人）、采摘機(jī)器人（如采摘草莓機(jī)器人、采摘柑桔機(jī)器人）等。

1、大田生產(chǎn)農(nóng)業(yè)機(jī)器人

大田用農(nóng)業(yè)機(jī)器人有大田播種機(jī)器人、大田收獲機(jī)器人、大田植保機(jī)器人、大田耕作機(jī)器人以及大田移栽機(jī)器人等。

大田果蔬采摘作業(yè)是生產(chǎn)鏈中最耗時(shí)和費(fèi)力的生產(chǎn)環(huán)節(jié)之一。另外，采摘作業(yè)季節(jié)性強(qiáng)，勞動(dòng)強(qiáng)度大，費(fèi)用高，因此保證果實(shí)適時(shí)采收、降低收獲作業(yè)強(qiáng)度及用工費(fèi)用是保證農(nóng)業(yè)增收的重要途徑。然而，由于采摘作業(yè)的復(fù)雜性，采摘自動(dòng)化程度仍然很低。目前，國內(nèi)外水果采摘作業(yè)基本上都是人工進(jìn)行，其費(fèi)用約占成本的30%～50%，并且時(shí)間較為集中，勞動(dòng)量大，工時(shí)緊張。大田果蔬采摘機(jī)器人作為農(nóng)業(yè)機(jī)器人的重要類型，在降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度和生產(chǎn)費(fèi)用、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量、保證果實(shí)適時(shí)采收等方面具有巨大的發(fā)展?jié)摿Α?/span>

2、設(shè)施農(nóng)業(yè)機(jī)器人

設(shè)施農(nóng)業(yè)用機(jī)器人有嫁接機(jī)器人、花卉插枝機(jī)器人、蔬菜收獲機(jī)器人、植物工廠機(jī)器人和分揀機(jī)器人等。其中，嫁接機(jī)器人包括蔬菜嫁接機(jī)器人和油茶嫁接機(jī)器人等。目前，嫁接繁殖技術(shù)較為成熟，而人工嫁接效率較低，因此加大嫁接機(jī)器人的研究投入，推進(jìn)高速和高質(zhì)的嫁接機(jī)器人的推廣與應(yīng)用，可取得可觀的直接經(jīng)濟(jì)利益及生態(tài)環(huán)境價(jià)值。

嫁接機(jī)器人工作時(shí)只需操作者將砧木盤及接穗盤各自放入指定位置，便可自主完成抓穗、切苗、接合、固定和排苗等作業(yè)項(xiàng)目，省時(shí)高效，成活率高。

3、農(nóng)產(chǎn)品加工與鑒定機(jī)器人

目前，農(nóng)產(chǎn)品加工機(jī)器人有肉類加工機(jī)器人、擠奶機(jī)器人、剪羊毛機(jī)器人和食品安全鑒定機(jī)器人等。

農(nóng)業(yè)機(jī)器人的特點(diǎn)

1、農(nóng)業(yè)機(jī)器人作業(yè)季節(jié)性較強(qiáng)。

農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)的季節(jié)性較強(qiáng)，并且農(nóng)業(yè)機(jī)器人的針對(duì)性較強(qiáng)、功能單一。因此，農(nóng)業(yè)機(jī)器人的使用也具有較強(qiáng)的季節(jié)性，從而造成農(nóng)業(yè)機(jī)器人的利用率低，增加了農(nóng)業(yè)機(jī)器人的使用成本。

2、農(nóng)業(yè)機(jī)器人作業(yè)環(huán)境復(fù)雜多變。

工業(yè)機(jī)器人作業(yè)環(huán)境比較固定，而農(nóng)業(yè)機(jī)器人的作業(yè)環(huán)境一般難以預(yù)知。因此，農(nóng)田作業(yè)的機(jī)器人需要有較強(qiáng)的環(huán)境識(shí)別能力，且還要對(duì)不同環(huán)境有不同的動(dòng)作反應(yīng)。

3、作業(yè)對(duì)象的嬌嫩和復(fù)雜性。

農(nóng)業(yè)機(jī)器人的作業(yè)對(duì)象是農(nóng)作物，而農(nóng)作物的嬌嫩性對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)器人的動(dòng)作提出了更高的要求：農(nóng)業(yè)機(jī)器人的執(zhí)行末端與作業(yè)對(duì)象接觸時(shí)需要進(jìn)行柔性處理；農(nóng)業(yè)機(jī)器人的作業(yè)對(duì)象形狀復(fù)雜，農(nóng)作物的生長(zhǎng)發(fā)育受周圍環(huán)境的影響較大，因此農(nóng)作物的空間形態(tài)具有很大的不確定性，從而要求農(nóng)業(yè)機(jī)器人對(duì)不同的空間形態(tài)進(jìn)行判斷，以實(shí)現(xiàn)不同的動(dòng)作。

4、農(nóng)業(yè)機(jī)器人使用對(duì)象的特殊性。

農(nóng)業(yè)機(jī)器人的使用對(duì)象是農(nóng)民。隨著人口老齡化程度的提高，從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的人口也將步入老齡化時(shí)代。因此，需要農(nóng)業(yè)機(jī)器人必須具有高可靠性和操作簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。

5、農(nóng)業(yè)機(jī)器人價(jià)格的特殊性。

農(nóng)業(yè)機(jī)器人的前期研發(fā)投入較大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本較高，導(dǎo)致價(jià)格昂貴，超出了一般農(nóng)民的承受能力。

農(nóng)業(yè)機(jī)器人的發(fā)展現(xiàn)狀

美國

首先要介紹的世界超級(jí)大國——美國。美國明尼蘇達(dá)一家農(nóng)業(yè)機(jī)械公司研制除了一款獨(dú)特的施肥機(jī)器人，它可以根據(jù)不同類型土壤的實(shí)際情況，制定不同的施肥策略。由于機(jī)器人可以科學(xué)配比出最適量的施肥方案，幾乎不會(huì)再出現(xiàn)肥料浪費(fèi)的情況，大幅降低了農(nóng)業(yè)成本。而且精通肥料學(xué)的機(jī)器人還知道如何施肥才能把對(duì)環(huán)境的影響降到最低。

德國

接下來要介紹的是以嚴(yán)謹(jǐn)著稱的德國。德國人一向以精通高精尖享譽(yù)世界，在人工智能領(lǐng)域他們又怎會(huì)落后?德國農(nóng)業(yè)專家研制出的除草機(jī)器人BoniRob，可以在農(nóng)場(chǎng)的各種地塊間極速穿行，準(zhǔn)確找到雜草并清除，每分鐘可以除掉120根雜草，比人工和藥物除草都要快得多。

英國

而在盛產(chǎn)蘑菇的英國，希爾索農(nóng)機(jī)研究所研制出了一款可以高速采摘蘑菇的機(jī)器人，它的采摘效率是人工采摘的兩倍，每分鐘可以采摘40個(gè)蘑菇。這款機(jī)器人通過視覺圖像分析軟件來識(shí)別蘑菇的數(shù)量和等級(jí)，然后用紅外線測(cè)距儀測(cè)定蘑菇的高度，再由真空吸柄根據(jù)計(jì)算得出的具體情況確定需要彎曲和扭轉(zhuǎn)的力度，從而自動(dòng)完成蘑菇采摘。

法國

最后要介紹的是以葡萄酒聞名世界的法國。眾所周知，法國的葡萄酒業(yè)異常繁榮，由此帶來的是法國葡萄種植業(yè)的發(fā)達(dá)。而當(dāng)前法國種植園的工人們卻在擔(dān)心他們的工作將會(huì)被一款名叫Wall-Ye的機(jī)器人取代。據(jù)悉，Wall-Ye是專為葡萄園所研發(fā)的一款農(nóng)業(yè)機(jī)器人，從植株修剪、監(jiān)控土壤情況到打理藤蔓的健康狀況，所有種植園工人能做的工作，Wall-Ye都能一手包辦。

中國

與國外相比，我國農(nóng)業(yè)機(jī)器人研究與開發(fā)方面尚處于起步階段。我國農(nóng)業(yè)機(jī)器人起步較晚，20世紀(jì)90年代中期，國內(nèi)才開始了農(nóng)業(yè)機(jī)器人技術(shù)的研發(fā)。

目前我國已開發(fā)出的農(nóng)業(yè)機(jī)器人有：耕耘機(jī)器人、除草機(jī)器人、施肥機(jī)器人、噴藥機(jī)器人、蔬菜嫁接機(jī)器人、收割機(jī)器人、采摘機(jī)器人等。

農(nóng)業(yè)機(jī)器人發(fā)展趨勢(shì)

由機(jī)器人技術(shù)帶動(dòng)的農(nóng)業(yè)升級(jí)，正在為農(nóng)民生活改善打開新空間。農(nóng)業(yè)機(jī)器人除了可以從事種植、打農(nóng)藥、收割等田地作業(yè)之外，還可以在畜牧養(yǎng)殖業(yè)中發(fā)揮重要作用。機(jī)器人將給農(nóng)業(yè)帶來一場(chǎng)新的變革。

農(nóng)業(yè)機(jī)器人將信息技術(shù)進(jìn)行綜合集成，集感知、傳輸、控制、作業(yè)為一體，將農(nóng)業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化大大向前推進(jìn)了一步。不僅節(jié)省了人力成本，也提高了品質(zhì)控制能力，增強(qiáng)了自然風(fēng)險(xiǎn)抗擊能力。并通過智能感知、識(shí)別技術(shù)與普適計(jì)算等通信感知技術(shù)將農(nóng)作物與物聯(lián)網(wǎng)連接起來，進(jìn)行信息交換和通訊，以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理等功能。

隨著中國工業(yè)化、城鎮(zhèn)化和現(xiàn)代化的快速發(fā)展，我國農(nóng)業(yè)機(jī)器人的研發(fā)范圍亦在逐步擴(kuò)大。

科技部在《服務(wù)機(jī)器人科技發(fā)展“十二五”專項(xiàng)規(guī)劃》就明確提出把服務(wù)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)培育成我國未來戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。按照銷量年均12%增長(zhǎng)，售價(jià)14萬美元一臺(tái)計(jì)算，至2021年，全球農(nóng)業(yè)機(jī)器人的銷售量將超過1.4萬臺(tái)，銷售額將超過20億美元。