農(nóng)業(yè)機器人的發(fā)展與研究

王新

摘 要：本文結合中國農(nóng)業(yè)機器人的發(fā)展背景，分析了農(nóng)業(yè)機器人的發(fā)展情況，結合農(nóng)業(yè)機器人的應用特點，并針對目前中國農(nóng)業(yè)機器人的應用現(xiàn)狀做了全面概述，并從國內(nèi)外各個國家的農(nóng)業(yè)機器人的研究狀況概述了當前機器人的發(fā)展現(xiàn)狀，通過國內(nèi)外農(nóng)業(yè)機器人發(fā)展狀況的對比情況，來了解現(xiàn)如今國內(nèi)的農(nóng)業(yè)機器人在未來如何發(fā)展。

關鍵詞：農(nóng)業(yè)機器人；發(fā)展；應用

中圖分類號： TP242 文獻標識碼： A 文章編號： 1673-1069（2016）13-144-2

0 引言

隨著電子技術和計算機技術的發(fā)展，智能機器人在日常生活中的應用越來越多，其優(yōu)越性越發(fā)明顯，得到了大家的一致好評，近年來，智能機器人在自動化和智能化方面取得了巨大的進展。由于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實際中存在生產(chǎn)對象復雜和多樣，為農(nóng)業(yè)機械的大力應用提供了廣闊的舞臺，所以農(nóng)業(yè)機器人有著巨大的經(jīng)濟效益和市場。

1 國內(nèi)農(nóng)業(yè)機器人的發(fā)展背景

中國是一個農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)業(yè)在國民經(jīng)濟中占著特別重要的位置。隨著改革開放以來，新興行業(yè)蓬勃發(fā)展，直到現(xiàn)在國內(nèi)的很多產(chǎn)業(yè)已經(jīng)達到國際領先水平，但作為農(nóng)業(yè)大國的中國，農(nóng)業(yè)機械化總體水平還比較低。在新世紀尤其是在新農(nóng)村建設當中，怎么樣才能加快農(nóng)業(yè)機械化的發(fā)展是我們實現(xiàn)農(nóng)業(yè)快速發(fā)展的第一任務。從古至今，農(nóng)業(yè)科技對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)起了巨大的推動作用，為農(nóng)業(yè)的長足發(fā)展提供了動力，隨著農(nóng)業(yè)科技的越來越普及，農(nóng)業(yè)勞動力進一步下降，進入新世紀以來，這種局面更加迫切，導致從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的勞動力不斷減少，農(nóng)業(yè)勞動力不足的問題將日益凸現(xiàn)，鑒于農(nóng)業(yè)機器人巨大的優(yōu)越性，大量的使用農(nóng)業(yè)機器人應用于生產(chǎn)，徹底改變了傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式，可以改善農(nóng)民的生產(chǎn)生活狀態(tài)，減輕了勞動者的工作量。所以，當前對農(nóng)業(yè)機器人的研究非常重視，投入了巨大的資金和人力來從事農(nóng)業(yè)機器人的研發(fā)。我國的農(nóng)業(yè)機器人研究，近年來取得了長足的進步，目前已研發(fā)和制造出來的農(nóng)業(yè)機器人，包括施肥機器人、除草機器人、耕耘機器人、噴藥機器人、采摘機器人、收割機器人等。目前，我國的農(nóng)業(yè)機器人研究已經(jīng)涉及到越來越廣泛的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，實現(xiàn)了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的自動化。

2 農(nóng)業(yè)機器人的特點及應用現(xiàn)狀

2.1 農(nóng)業(yè)機器人的特點

農(nóng)業(yè)機器人主要針對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領域，在經(jīng)濟和技術方面有著特殊性，與其他在工業(yè)領域使用的機器人相比，其有以下特點：

①作業(yè)對象復雜。由于生物容易被外界所傷，還有形狀復雜，生長發(fā)育程度不一，個體由于生長隨時間的變化大小也一直在變化，所以必須輕柔細心的對待處理，這樣才能使機器人合理的躲避障礙，降低機器對生物體的損傷。②作業(yè)所在的環(huán)境易變。由于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，農(nóng)作物不是固定不變的，而是隨時間不斷生長，不斷變化的，所以農(nóng)業(yè)機器人的工作環(huán)境是不斷變化，是不確定的。③作業(yè)動作不是固定模式。農(nóng)業(yè)機器人一般的工作范圍是在整個田間，其操作軌跡也是由時間的變化而調(diào)整的，所以農(nóng)業(yè)機器人在工作時的調(diào)整是改變的不定向的。④適用對象和價格的特殊性。機器人的使用和維護需要相當高的技術水平。實際操作機器人的是技術水平較低的農(nóng)民而不是專業(yè)工程師，這就要求農(nóng)業(yè)機器人有較高的可靠性和簡單的操作性。

2.2 農(nóng)業(yè)機器人的應用現(xiàn)狀

2.2.1 施肥機器人

施肥機器人，可以實現(xiàn)自動駕駛，能很好的完成施肥作業(yè)，可以針對不同的作物環(huán)境，根據(jù)不同的土壤類型，結合不同的農(nóng)作物，可以實現(xiàn)自動分析作物生長環(huán)境，自動根據(jù)作物生長階段，配置合適作當前需要的的營養(yǎng)液，準確設置好作物所需的施肥量，可以有效提高作物的生長需要，最大程度的減少浪費，實現(xiàn)精準施肥。

2.2.2 除雜草機器人

除雜草機器人，可以利用事先存儲在計算機中的雜草圖像，利用當前檢測到的雜草信息，通過雜草的圖像識別，可以確定雜草信息，還可進行雜草定位，可以把實際的草情況與預先存儲的草圖像進行對比，可以實現(xiàn)自動辨識雜草，準確定位雜草的位置，實現(xiàn)自動除雜草。

2.2.3 管理與收獲機器人

這種機器人可以實現(xiàn)農(nóng)作物的自動化管理，減輕人的作業(yè)工作量，可以根據(jù)系統(tǒng)預先設置的管理流程，利用機器人自帶的控制模塊、檢測模塊等，實現(xiàn)農(nóng)作物的現(xiàn)場自動化管理。

2.2.4 機械手機器人

機械手機器人，可以最大程度代替人的手來從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，可以幫助勞動者從事一系列的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動，利用機器人自帶的機械手，實現(xiàn)與人類似的工作。

2.2.5 其他特殊機器人

除了常規(guī)的施肥、除雜草、機械手等農(nóng)業(yè)機器人以外，還有越來越多的特殊農(nóng)業(yè)機器人已經(jīng)研發(fā)，并且已經(jīng)生產(chǎn)制造，投入農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，農(nóng)業(yè)機器人的優(yōu)越性越發(fā)突出。（如圖2）

3 國內(nèi)外農(nóng)業(yè)機器人的發(fā)展狀況

3.1 日本

日本是世界機器人發(fā)展的強國，是最早開展農(nóng)業(yè)機器人研究的國家之一。早在20世紀70年代后期，就開啟了農(nóng)業(yè)機器人的相關研究，當前，日本已研制出如施肥、除草、移栽、嫁接、育苗、扦插、農(nóng)藥噴灑等眾多農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實際中使用的農(nóng)業(yè)機器人，基本涵蓋了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領域的全過程，完全實現(xiàn)了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的高度自動化，日本機器人的研發(fā)、設計、制造都處于世界先進水平。

3.2 美國

美國也是世界機器人的強國，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中也研發(fā)制造了大量的自動化機器人，對美國農(nóng)業(yè)的發(fā)展帶起來極大的推動作用。

3.3 英國

英國的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機器人發(fā)展也非常迅速，針對不同的農(nóng)業(yè)作物，都有相應的機器人用于生產(chǎn)，大大提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的自動化水平。

4 存在的問題

目前，農(nóng)業(yè)機器人的發(fā)展雖然取得了巨大的進步，其應用領域也越發(fā)廣泛，但是普及率還是有限，未來要加大農(nóng)業(yè)機器人的普及，還有很多工作要做，農(nóng)業(yè)機器人有些方面還要繼續(xù)完善和改進。目前，有些農(nóng)業(yè)機器人的智能化程度還不足，因為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有很強的特點，環(huán)境千差萬別，如有些農(nóng)業(yè)生產(chǎn)要求有很高的蔽障和辨識要求，所以，未來的農(nóng)業(yè)機器人還得繼續(xù)改進。還有當前農(nóng)業(yè)機器人普及率低的最大問題，還是農(nóng)業(yè)機器人的成本太高，投資太大，再加上農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的季節(jié)性特點，投入巨資購買的農(nóng)業(yè)機器人，存在利用率低的問題，所以，未來的農(nóng)業(yè)機器人必須要想辦法減少成本，還要確保性能，只有這樣才能使農(nóng)業(yè)機器人大量普及，更好的服務于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。

5 結束語

針對當前農(nóng)業(yè)機器人的研究現(xiàn)狀，可知農(nóng)業(yè)機器人的研究充分考慮其實用性，隨著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技的不斷發(fā)展，加上自動化技術、計算機技術、機械電子技術的有力實踐，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的高度自動化日益突出，為農(nóng)業(yè)機器人的發(fā)展起到了促進作用，農(nóng)業(yè)機器人的應用將更加廣泛，在未來的發(fā)展中，農(nóng)業(yè)機器人的發(fā)展將追求更加緊密的工作模式，體現(xiàn)更加優(yōu)越性的工作能力，將更加追求提高農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量與數(shù)量。隨著經(jīng)濟和科技的高速發(fā)展，農(nóng)業(yè)機器人作為新型的自動化農(nóng)業(yè)機械必將得到越來越廣泛的應用，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供巨大的技術支持，更好的服務于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。

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