報告主要探討了農業機器人的產業需求、典型機器人與關鍵技術、發展現狀、存在問題、發展趨勢以及技術創新等方面,為農業機器人領域的發展提供了全面的分析與展望。
1. 產業需求背景:農業生產環節眾多,如大田作物的耕地、播種,果園作物的灌溉、采摘等,且當前面臨諸多挑戰。一方面,西方勞動力短缺、不穩定且成本高昂,以草莓采摘為例,疫情期間季節性采摘工缺乏嚴重影響生產 。另一方面,據FAO測算,到2050年世界需增加60%食物生產,農業生產效率亟待提高。同時,世界和中國農業勞動力占比下降,中國還面臨勞動力老齡化問題,農業勞動力短缺日趨嚴重,急需農業機器人替代人工作業。
2. 典型農業機器人與關鍵技術:涵蓋多種類型,巡檢、作物表型、放牧機器人,關鍵技術包括移動平臺、導航、表型分析等;對靶施藥、施肥機器人,涉及對行導航、作物檢測等技術;精準除草機器人,運用雜草與作物檢測、執行器設計等技術;剪枝機器人,采用點云配準、多傳感融合等技術;果蔬采摘機器人,融合視覺伺服、路徑規劃等技術。此外,團隊還研發了具有獨立產權的采收一體式番茄串采和草莓采摘機器人。
必一運動
3. 發展現狀與問題:農業機器人產業化程度不一,移動平臺、對靶施藥機器人等已產業化,精準除草、果園運輸機器人接近產業化,而果蔬采摘、剪枝機器人離產業化仍有較大距離。存在的問題包括復雜環境下感知不精準、動態環境下手 - 眼 - 腳 - 腦協調難、末端執行器操作不靈巧、效率低、持續作業難、智能程度低以及成本高、適應性差等。
4. 發展趨勢與技術創新:短期來看,未來3 - 5年,對靶施藥、病蟲害防控等機器人將大量使用,精準除草、果園運輸機器人逐步推廣,果蔬采摘機器人初步應用,同時在感知技術、核心部件國產化等方面取得突破。長期而言,未來5 - 20年,通用農業機器人(一機多用)、多機協同、邊 - 端 - 云協同將成為發展方向。在技術創新上,深度學習、新材料、觸覺反饋等新技術將被引入,智能農業機器人系統關鍵技術涵蓋智能感知、決策控制、靈巧執行、自主移動等多個方面,還涉及Agri - ROS操作系統、邊 - 端 - 云協同和系統集成等 。