《農業機器人現狀與展望》由趙春江院士撰寫,從產業需求、典型機器人與關鍵技術、發展展望等方面,對農業機器人進行了全面分析,展現了這一領域的現狀與未來趨勢。
- 產業需求背景:農業生產諸多環節依賴人工,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。同時,據聯合國糧食及農業組織測算,到2050年世界需增加60%食物生產,農業機器人能精準作業,提高產量、質量和資源利用效率。此外,世界和中國農業勞動力占比下降,中國農業勞動力老齡化加劇,2017年平均年齡達53.3歲 ,農業勞動力短缺和老齡化問題亟待解決。
必一運動
- 典型農業機器人與關鍵技術:涵蓋巡檢、施藥施肥、除草、剪枝、果蔬采摘等多種機器人。巡檢機器人用于監測作物生長,施藥施肥機器人實現精準作業,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。這些機器人的關鍵技術包括移動平臺、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,如采摘機器人涉及視覺伺服、路徑規劃等。
- 發展展望:全球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,果蔬采摘、剪枝機器人距離產業化較遠。目前存在感知不精準、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、成本高等問題。短期來看,專用農業機器人將逐步進入農場,相關技術會取得突破;長期而言,通用農業機器人、多機協同、邊 - 端 - 云協同將成為發展方向。未來,深度學習、新材料等新技術也將推動農業機器人技術創新。