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隨著客觀環(huán)境因素影響，以及機器人技術的快速提升，全球農(nóng)業(yè)領域正迎來智能化發(fā)展高峰。國外“花樣百出”的農(nóng)業(yè)機器人令人艷羨，而我國也開始了從農(nóng)業(yè)機械化到農(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)面臨極其嚴峻的考驗。無論是發(fā)達國家，還是發(fā)展中國家都寄希望于機器人技術可以推動農(nóng)業(yè)的變革。由此，農(nóng)業(yè)機器人開始進入加速發(fā)展期。
事實上，同工業(yè)機器人或者其他領域機器人相比，農(nóng)業(yè)機器人工作環(huán)境多變，以非結構環(huán)境為主，工作任務具有極大的挑戰(zhàn)性。因此，一般而言，農(nóng)業(yè)機器人對智能化程度的要求要遠高于其他領域機器人。
21世紀以前，農(nóng)業(yè)機器人是機械電器自動化設備，21世紀以后則加入了人工智能、機器視覺等新技術的自動化設備?！皺C器人+”農(nóng)業(yè)模式主要以人工智能的機器人技術為支撐，將信息技術進行集成，通過感知識別、智能分析、自動控制、柔性作業(yè)等方式，進行信息交換和通訊，以實現(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)的標準化、規(guī)范化大大向前推進。
當前，農(nóng)業(yè)機器人發(fā)展提速，并逐漸向細分領域拓展，各國都不斷開發(fā)出“定制化”的機器人來服務于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與管理。
在農(nóng)業(yè)作物監(jiān)測領域，伊利諾伊大學斯蒂芬(StephenP.Long)教授領導的團隊研發(fā)了一款新的機器人。這款農(nóng)業(yè)機器人采用GPS和筆記本電腦相結合來引導，以履帶式的輪子在植物行間移動。
該機器人配備了高光譜、高清的熱成像相機、天氣監(jiān)視器以及脈沖激光掃描儀傳感器。這些設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)會存儲在機器人自己的集成計算機上，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3D計算機模型，以預測其生長和發(fā)育，從而估計該單株植物和整個作物的產(chǎn)量。
無獨有偶，近日，佐治亞理工大學的研究人員團隊也研發(fā)了一款創(chuàng)意十足的機器人，同樣應用于農(nóng)作物監(jiān)測。據(jù)了解，這款機器人的設計靈感來源于樹懶，研發(fā)人員給這款機器人取了個威武的名字叫“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，從而拍攝植物各個角度的照片。佐治亞理工學院教授喬納森·羅杰斯表示，他們正在試圖繼續(xù)優(yōu)化“泰山”的設計，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)進一步了解，為了讓“泰山”能夠保持全天候24小時的不間斷檢測能力，研發(fā)團隊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)機器人——Dino除草機器人。Dino裝備RTK(實時動力學)GPS和視覺相機，能翻動土塊拔除雜草，且不傷害近處的作物，同時，它號稱是一款“多功能機器人”，所以也可被用于播種。
在全球農(nóng)業(yè)機器人研究上，日本集中研究力量，共同實施開發(fā)計劃，目前居于世界各國之首。早在1995年，日報參與研究的私營農(nóng)機制造商就達41家。研究的對象不單是農(nóng)業(yè)機械，還包括與機械化作業(yè)效率有關的肥料、農(nóng)藥等生產(chǎn)資料的開發(fā)。研究課題的設置涉及蔬菜、旱作水田、畜產(chǎn)和果樹等方面。
與國外相比，我國農(nóng)業(yè)機器人研究與開發(fā)方面尚處于起步階段。我國農(nóng)業(yè)機器人起步較晚，20世紀90年代中期，國內(nèi)才開始了農(nóng)業(yè)機器人技術的研發(fā)。目前，我國已開發(fā)出的農(nóng)業(yè)機器人有：耕耘機器人、除草機器人、施肥機器人、噴藥機器人、蔬菜嫁接機器人、收割機器人、采摘機器人等。
隨著我國全面推動機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展，農(nóng)業(yè)智能化進程正不斷提速。在可以預見的未來，我國農(nóng)業(yè)有望快速從機械化向智能化邁進，利用農(nóng)業(yè)機器人的技術加成，來實現(xiàn)智慧農(nóng)業(yè)的生態(tài)打造。
