论(lùn)是发达国家,还是发展中国家都寄希望(wàng)于(yú)机器(qì)人(rén)技术(shù)可以(yǐ)推动(dòng)农业的(de)变革。由此(cǐ),农业机器人开始(shǐ)进入加速发展期。
随着客观环(huán)境因素影响,以及(jí)机(jī)器人技(jì)术的快速(sù)提升,全球农业(yè)领域正迎来(lái)智能化发展高峰。国外“花样百(bǎi)出”的(de)农业(yè)机器人(rén)令人艳羡,而我国也开始了从农业(yè)机械化到农业智能化(huà)的历史(shǐ)征程。
近年来,随着工业化、城镇化(huà)进程加(jiā)快(kuài),激增人口(kǒu)与有限耕地矛盾加剧(jù),全球(qiú)气候变暖(nuǎn),极端天气频发等问题出现,全球农业面临极其严峻的考验。无论是发达(dá)国家,还是发展中国家都寄希望于(yú)机(jī)器人技术可以推动农业的(de)变革。由此,农业(yè)机器人开始进入加速发展期。
事实(shí)上,同(tóng)工业(yè)机器人或(huò)者(zhě)其他(tā)领域机器人相比,农业(yè)机器人(rén)工作环境多(duō)变(biàn),以非结构环境为主,工作任务具有极大的挑战(zhàn)性。因此,一般而言(yán),农业机(jī)器人对智能化程度的要求要远高于其他领域机器人。
21世纪以前(qián),农业机器人是机械电器自(zì)动化设备,21世纪以后则加入了(le)人(rén)工智能、机器视觉等新技术的自动化(huà)设(shè)备。“机器人+”农业模(mó)式主要以人(rén)工智能的机器人技术为(wéi)支(zhī)撑,将信息技术进行集成,通过感知识别、智能(néng)分析、自(zì)动控制、柔性(xìng)作业等方(fāng)式,进行信息交换和通讯(xùn),以实现智(zhì)能化识别、定位、跟(gēn)踪、监控和管理等功能,最终将农业的(de)标(biāo)准化、规范化大(dà)大向前推(tuī)进(jìn)。
当前,农业(yè)机器(qì)人发(fā)展(zhǎn)提速,并逐渐向细分领域(yù)拓展,各国都不断开发出“定制化”的机器人来服务于农业生产与管(guǎn)理。
在农业作(zuò)物(wù)监测领(lǐng)域,伊利诺伊大学(xué)斯(sī)蒂(dì)芬(StephenP.Long)教授领导的(de)团(tuán)队(duì)研发(fā)了(le)一款新(xīn)的机器人。这款农业机器人采用GPS和笔(bǐ)记本电脑相结合来(lái)引导,以履带式的轮子在植物行间移动。
该机器人配备了高光谱、高清的热成像相机、天气(qì)监视器以(yǐ)及脉冲(chōng)激(jī)光扫(sǎo)描(miáo)仪传感器。这些(xiē)设备(bèi)可以(yǐ)让(ràng)它(tā)收集植(zhí)物的(de)茎秆直(zhí)径、高(gāo)度和(hé)叶(yè)面积等的表型数(shù)据,以及作物的环境条(tiáo)件信息,如温度和土(tǔ)壤含水量。它收集的数据(jù)会存储在机(jī)器人自己的(de)集成(chéng)计算机上,接着它(tā)会传输到(dào)研究人(rén)员的笔记本电(diàn)脑上。然后(hòu),他们可(kě)以使用此(cǐ)信息来为每(měi)一株植物建立一个3D计算机模型(xíng),以预测其(qí)生(shēng)长和发育,从(cóng)而(ér)估(gū)计该(gāi)单株植物和整个作物的产量(liàng)。
无独有偶,近日,佐治亚理工大学的研究人员团队也研(yán)发了(le)一(yī)款(kuǎn)创意十足的机器人,同样应(yīng)用于(yú)农作物监测(cè)。据了解,这款机(jī)器人的设计灵(líng)感(gǎn)来源于树懒,研发人员给(gěi)这款机器(qì)人取了个威武的名字叫“泰(tài)山”。
据介绍,“泰山”的主要工作(zuò)是通过内置摄像头监测农作(zuò)物的生长情(qíng)况,其用(yòng)3D打(dǎ)印技术制成的爪子十分灵敏(mǐn),可以(yǐ)在平(píng)行的(de)线缆上攀爬前行,从(cóng)而拍摄植物各个角度的照(zhào)片。佐治亚理(lǐ)工学院教(jiāo)授乔(qiáo)纳森·罗杰斯表示,他们正在试图继续优化“泰山”的设计,使(shǐ)其变得更为节能,就像真正(zhèng)的树(shù)懒(lǎn)一样(yàng)。除此之外,据中国智能制造(zào)网进一步了解,为(wéi)了让“泰山”能(néng)够(gòu)保持(chí)全天候24小(xiǎo)时的不间断(duàn)检测(cè)能力,研发团队还考虑使用太(tài)阳能为其供能,从而无需充电或加油。
在(zài)其他国家方面,澳大利亚研制了一款农场机(jī)器人——“SwagBot”,能够放牧牲畜,并且(qiě)将陷入泥泞之中的(de)车辆拖(tuō)出(chū)来;英(yīng)国(guó)公布了一款农业采集机器人,它(tā)采集(jí)西兰花的速度是人类的6倍,已经(jīng)投(tóu)入使(shǐ)用;法国一家(jiā)公司最近开发了一款专门(mén)用于大(dà)型蔬菜(cài)种植的最新农业机器人——Dino除草机器人。Dino装(zhuāng)备RTK(实时动力(lì)学)GPS和视觉(jiào)相机,能(néng)翻动(dòng)土块拔(bá)除杂草,且不伤害(hài)近处的作物(wù),同时,它号称是一款“多(duō)功能机(jī)器人”,所以也可被用于播种(zhǒng)。
在全球农业机器人(rén)研(yán)究上,日本集中研究力量,共同实(shí)施开发计(jì)划(huá),目前居于世(shì)界各(gè)国之首。早在(zài)1995年,日报参与研(yán)究的(de)私营农机制(zhì)造商就达41家。研究的对象不(bú)单(dān)是农业(yè)机械,还包括与机械化作业效率有关的肥(féi)料、农药等生产资料的开(kāi)发。研究课(kè)题的设置涉及蔬(shū)菜、旱作水田(tián)、畜产和果树等方面。
与国外相(xiàng)比,我国农业(yè)机器人研究与开发方面尚处于起步阶段。我国农(nóng)业(yè)机器人起步较晚(wǎn),20世纪(jì)90年代(dài)中(zhōng)期,国内才开始了农(nóng)业机(jī)器人技术的(de)研发(fā)。目前,我国已开发(fā)出(chū)的农(nóng)业机器人有:耕耘(yún)机器人(rén)、除(chú)草机器人、施肥机器人、喷药机器(qì)人、蔬菜嫁接机器人、收割机器(qì)人、采摘机器人等。
随着我国全面推动(dòng)机器人产业发(fā)展,农业智能(néng)化进程正不断提速。在可(kě)以预见的(de)未来(lái),我国农业有望快速从机械化(huà)向智能(néng)化迈进,利用(yòng)农业机(jī)器人的技(jì)术加成,来(lái)实现智(zhì)慧农业的(de)生态打造。