隨著客觀環(huán)境因素影響，以及機(jī)器人技術(shù)的快速提升，全球農(nóng)業(yè)領(lǐng)域正迎來智能化發(fā)展高峰。國外“花樣百出”的農(nóng)業(yè)機(jī)器人令人艷羨，而我國也開始了從農(nóng)業(yè)機(jī)械化到農(nóng)業(yè)智能化的歷史征程。

 

       近年來，隨著工業(yè)化、城鎮(zhèn)化進(jìn)程加快，激增人口與有限耕地矛盾加劇，全球氣候變暖，極端天氣頻發(fā)等問題出現(xiàn)，全球農(nóng)業(yè)面臨極其嚴(yán)峻的考驗(yàn)。無論是發(fā)達(dá)國家，還是發(fā)展中國家都寄希望于機(jī)器人技術(shù)可以推動農(nóng)業(yè)的變革。由此，農(nóng)業(yè)機(jī)器人開始進(jìn)入加速發(fā)展期。

       事實(shí)上，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)器人對智能化程度的要求要遠(yuǎn)高于其他領(lǐng)域機(jī)器人。

 

       21世紀(jì)以前，農(nóng)業(yè)機(jī)器人是機(jī)械電器自動化設(shè)備，21世紀(jì)以后則加入了人工智能、機(jī)器視覺等新技術(shù)的自動化設(shè)備。“機(jī)器人+”農(nóng)業(yè)模式主要以人工智能的機(jī)器人技術(shù)為支撐，將信息技術(shù)進(jìn)行集成，通過感知識別、智能分析、自動控制、柔性作業(yè)等方式，進(jìn)行信息交換和通訊，以實(shí)現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理等功能，最終將農(nóng)業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化大大向前推進(jìn)。

 

       當(dāng)前，農(nóng)業(yè)機(jī)器人發(fā)展提速，并逐漸向細(xì)分領(lǐng)域拓展，各國都不斷開發(fā)出“定制化”的機(jī)器人來服務(wù)于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與管理。

 

       在農(nóng)業(yè)作物監(jiān)測領(lǐng)域，伊利諾伊大學(xué)斯蒂芬(StephenP.Long)教授領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)研發(fā)了一款新的機(jī)器人。這款農(nóng)業(yè)機(jī)器人采用GPS和筆記本電腦相結(jié)合來引導(dǎo)，以履帶式的輪子在植物行間移動。

 

       該機(jī)器人配備了高光譜、高清的熱成像相機(jī)、天氣監(jiān)視器以及脈沖激光掃描儀傳感器。這些設(shè)備可以讓它收集植物的莖稈直徑、高度和葉面積等的表型數(shù)據(jù)，以及作物的環(huán)境條件信息，如溫度和土壤含水量。它收集的數(shù)據(jù)會存儲在機(jī)器人自己的集成計(jì)算機(jī)上，接著它會傳輸?shù)窖芯咳藛T的筆記本電腦上。然后，他們可以使用此信息來為每一株植物建立一個(gè)3D計(jì)算機(jī)模型，以預(yù)測其生長和發(fā)育，從而估計(jì)該單株植物和整個(gè)作物的產(chǎn)量。

 

       無獨(dú)有偶，近日，佐治亞理工大學(xué)的研究人員團(tuán)隊(duì)也研發(fā)了一款創(chuàng)意十足的機(jī)器人，同樣應(yīng)用于農(nóng)作物監(jiān)測。據(jù)了解，這款機(jī)器人的設(shè)計(jì)靈感來源于樹懶，研發(fā)人員給這款機(jī)器人取了個(gè)威武的名字叫“泰山”。

 

       據(jù)介紹，“泰山”的主要工作是通過內(nèi)置攝像頭監(jiān)測農(nóng)作物的生長情況，其用3D打印技術(shù)制成的爪子十分靈敏，可以在平行的線纜上攀爬前行，從而拍攝植物各個(gè)角度的照片。佐治亞理工學(xué)院教授喬納森·羅杰斯表示，他們正在試圖繼續(xù)優(yōu)化“泰山”的設(shè)計(jì)，使其變得更為節(jié)能，就像真正的樹懶一樣。除此之外，據(jù)中國智能制造網(wǎng)進(jìn)一步了解，為了讓“泰山”能夠保持全天候24小時(shí)的不間斷檢測能力，研發(fā)團(tuán)隊(duì)還考慮使用太陽能為其供能，從而無需充電或加油。

 

       在其他國家方面，澳大利亞研制了一款農(nóng)場機(jī)器人——“SwagBot”，能夠放牧牲畜，并且將陷入泥濘之中的車輛拖出來；英國公布了一款農(nóng)業(yè)采集機(jī)器人，它采集西蘭花的速度是人類的6倍，已經(jīng)投入使用；法國一家公司最近開發(fā)了一款專門用于大型蔬菜種植的最新農(nóng)業(yè)機(jī)器人——Dino除草機(jī)器人。Dino裝備RTK(實(shí)時(shí)動力學(xué))GPS和視覺相機(jī)，能翻動土塊拔除雜草，且不傷害近處的作物，同時(shí)，它號稱是一款“多功能機(jī)器人”，所以也可被用于播種。

 

       在全球農(nóng)業(yè)機(jī)器人研究上，日本集中研究力量，共同實(shí)施開發(fā)計(jì)劃，目前居于世界各國之首。早在1995年，日報(bào)參與研究的私營農(nóng)機(jī)制造商就達(dá)41家。研究的對象不單是農(nóng)業(yè)機(jī)械，還包括與機(jī)械化作業(yè)效率有關(guān)的肥料、農(nóng)藥等生產(chǎn)資料的開發(fā)。研究課題的設(shè)置涉及蔬菜、旱作水田、畜產(chǎn)和果樹等方面。

 

       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。

 

       隨著我國全面推動機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展，農(nóng)業(yè)智能化進(jìn)程正不斷提速。在可以預(yù)見的未來，我國農(nóng)業(yè)有望快速從機(jī)械化向智能化邁進(jìn)，利用農(nóng)業(yè)機(jī)器人的技術(shù)加成，來實(shí)現(xiàn)智慧農(nóng)業(yè)的生態(tài)打造。