《農(nóng)業(yè)機器人現(xiàn)狀與展望》由趙春江院士撰寫,從產(chǎn)業(yè)需求、典型機器人與關(guān)鍵技術(shù)、發(fā)展展望等方面,對農(nóng)業(yè)機器人進行了全面分析,展現(xiàn)了這一領域的現(xiàn)狀與未來趨勢。
- 產(chǎn)業(yè)需求背景:農(nóng)業(yè)生產(chǎn)諸多環(huán)節(jié)依賴人工,如大田作物的播種、收獲,果園作物的采摘等。西方勞動力短缺、成本高且不穩(wěn)定,以草莓采摘為例,挪威、英國采摘工每小時分別約120元、80元,疫情期間采摘工不足嚴重影響生產(chǎn)。同時,據(jù)聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織測算,到2050年世界需增加60%食物生產(chǎn),農(nóng)業(yè)機器人能精準作業(yè),提高產(chǎn)量、質(zhì)量和資源利用效率。此外,世界和中國農(nóng)業(yè)勞動力占比下降,中國農(nóng)業(yè)勞動力老齡化加劇,2017年平均年齡達53.3歲 ,農(nóng)業(yè)勞動力短缺和老齡化問題亟待解決。
必一運動
- 典型農(nóng)業(yè)機器人與關(guān)鍵技術(shù):涵蓋巡檢、施藥施肥、除草、剪枝、果蔬采摘等多種機器人。巡檢機器人用于監(jiān)測作物生長,施藥施肥機器人實現(xiàn)精準作業(yè),除草機器人采用多種方式除草,剪枝和果蔬采摘機器人針對不同作物研發(fā)。這些機器人的關(guān)鍵技術(shù)包括移動平臺、導航、作物檢測、智能決策等,不同類型機器人還有各自的主要技術(shù),如采摘機器人涉及視覺伺服、路徑規(guī)劃等。
- 發(fā)展展望:全球農(nóng)業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)化程度不一,移動平臺、對靶施藥機器人等已產(chǎn)業(yè)化,精準除草、果園運輸機器人接近產(chǎn)業(yè)化,果蔬采摘、剪枝機器人距離產(chǎn)業(yè)化較遠。目前存在感知不精準、手 - 眼 - 腳 - 腦協(xié)調(diào)難、末端執(zhí)行器操作不靈巧、效率低、持續(xù)作業(yè)難、智能程度低、成本高等問題。短期來看,專用農(nóng)業(yè)機器人將逐步進入農(nóng)場,相關(guān)技術(shù)會取得突破;長期而言,通用農(nóng)業(yè)機器人、多機協(xié)同、邊 - 端 - 云協(xié)同將成為發(fā)展方向。未來,深度學習、新材料等新技術(shù)也將推動農(nóng)業(yè)機器人技術(shù)創(chuàng)新。