农业机器人在我国的发展与趋势(2)

二、我国起步晚、发展快，已取得重要进展

我国于20世纪90年代中期才开始农业机器人的研发。1998年，作为我国农业机器人技术早期研发单位之一的中国农业大学，研制出了自动嫁接机器人，解决了蔬菜幼苗的柔嫩性、易损性和生长不一致性等难题，适用于黄瓜、西瓜、甜瓜等幼苗的嫁接，可实现取苗、切苗、接合、固定和排苗的自动化操作，形成了具有自主知识产权的农业机器人技术。在此基础上，结合我国农业特点，科研人员在采摘机器人、锄草机器人、施药机器人、采棉机器人、育苗机器人、胡萝卜分拣机器人、养殖巡检机器人、饲喂机器人等方面的研究相继取得进展，一些关键技术不断突破，形成了一些具有自主知识产权的技术成果。林业上应用的林木球果采集机器人、伐根机器人也已完成研发。目前，我国农业机器人在精度、效率和可靠性方面和国外相比还存在一定的差距，相关研究开发多集中在理论研究与技术验证阶段，以图像分析和机械控制为主，研究对象主要以西红柿为主的球形水果，对其他果蔬的研究较少，大部分研究样机没有形成商业化的机器人产品，得到初步应用的有嫁接机器人、育苗机器人和喷药机器人等，自主研发的智能化程度较低的人机交互嫁接机器人基本实现产业化，但还需要人机协同作业。同时，国外成熟的农业机器人已经进入我国市场，如自2004年引进第一台挤奶机器人后，挤奶机器人市场就被国外垄断。

当前，农业机器人已经成为高等院校、科研院所和高科技企业的研究热点，重点包括果蔬采摘机器人、收获机器人、喷药机器人、田间信息采集机器人等，尤其是高通量作物表型信息采集机器人。自2010年开始，我国众多农业机器人公司不断创立，农业信息采集机器人的研发成为其主要领域之一。2019年福建首款巡检机器人在5G环境下的蔬果大棚开始全天候自动巡检，实时采集作物环境的图片、图像信息，并通过实景巡检平台进行云端协同的可视化分析，标志着巡检机器人进入实际应用阶段。2019年首台国产挤奶机器人在生产中试用，拥有自主知识产权的双目立体视觉系统，有望在挤奶机器人国产化和产业化上迈出重要一步，打破国外的市场垄断。

与发达国家相比，我国对农业机器人的研究与开发起步较晚，前期的创新研究积累不够，整体技术水平还有一定差距，涉及作物信息、动植物生理、生态感知的传感器件等关键技术明显落后，已有的产品可靠性低、生产效率不高，生产成本也比较高，尚未实现产业化，得到初步应用的只有育苗机器人和喷药机器人等少数几种，人机交互嫁接机器人初步实现商品化。但是，农业机器人正在成为我国科研机构和高科技企业的研究热点，发展非常迅速。据有关研究，近年来有关农业机器人研究的产出规模不断扩大，自2014年开始SCI论文年度发表数量已超过美国跃居世界第一，研究重点包括收获机器人、采摘机器人、喷药机器人、田间信息采集机器人的作业对象识别和定位算法优化、导航和路径规划算法优化等方面，高通量作物表型信息采集机器人是热点方向之一，已成为我国近几年成立的众多农业机器人公司研发的主要领域，技术上不断取得“点”上的突破，正在赶超世界先进水平，自然环境下机器人的伺服控制等部分技术达到领跑水平。

三、我国农业机器人发展趋势

随着5G、云计算、大数据和人工智能等新一代信息技术与农业技术的深度融合，技术瓶颈将不断突破，农业机器人在我国具有广阔的发展空间。农业劳动力结构性短缺和日趋老龄化对我国农业构成的约束日益趋紧，政策推动和劳动力成本持续上升带来的新生需求驱动，成为我国机器人产业快速发展的重要源动力。

1.发展农业机器人是必然趋势，将在农业领域拓展出巨大市场空间自本世纪初以来，我国主要粮食作物综合机械化率已超过80%，农业生产效率得到了很大提高，但一些农业作业环节尚无适用的机械来代替繁杂的体力劳动，而且现代农业对机械性能的要求持续升级，新的技术瓶颈和新的市场需求不断出现，将为农业机器人开辟出越来越大的市场空间。如，虽然主要农作物收获机械化技术已经普及，但一些种植面积很大的水果和蔬菜收获机械化问题尚未解决。出于对环境与质量安全的担心，为大量减少农业化学品的投入，在施用多年化学除草剂后将可能采用机械除草的方法，传统的 农业机械尚不能在不翻耕的前提下完成除草这一看似简单的作业，农民也不可能再次拿起锄头。面对诸如此类的问题，农业机器人的研究与应用将为此提供解决方案。中国工程院研究认为，农业机器人在我国将于2035年进入成熟期，并实现产业化和大规模应用，市场规模可达到3000～5000亿元。

文章来源：《传感技术学报》 网址: http://www.cgjsxb.cn/qikandaodu/2021/0610/418.html