當前，農業生產中，人工成本已經超過整體成本的一半。在這種背景下
，如何降低人工成本逐漸成為農業生產關注的熱點問題。

“zhinenghuadenongyenongjizhuangbeiweitigaonongyeshengchanxiaolvzhichuleyitiaolu。congchangyuankan
，nongyejiqizhuangbeifazhandaoyidingchengdujiuhuiyanshengchunongyejiqiren。nongyejiqirenkequanbuhuobufentidairenhuofuzhurengaoxiao
、便捷、安全、可靠地完成特定的、複雜的生產任務。”日前，中國工程院院士
、國家農業信息化工程技術研究中心主任趙春江在2019世界機器人大會上說。

農業機器人是農業智能化裝備的一種
，能夠利用多傳感器融合
、自動控製等技術，讓自然環境下作業的農業裝備實現自動化、智能化生產。農業機器人種類豐富，包括大田作業機器人、溫室機器人
、林業農業機器人
、畜牧農業機器人
、水產農業機器人等。

傳統農民正在減少

來自農業農村部的數據顯示，我國田間平均機械化作業水平達到63%
，而江蘇、黑龍江等全國糧食主產區已經突破80%。

“雖sui然ran農nong業ye機ji械xie化hua水shui平ping已yi經jing比bi較jiao高gao
，但dan是shi農nong機ji的de作zuo業ye環huan境jing依yi然ran比bi較jiao惡e劣lie，勞lao動dong強qiang度du也ye比bi較jiao大da
，而er且qie對dui農nong機ji操cao作zuo人ren員yuan的de駕jia駛shi水shui平ping要yao求qiu比bi較jiao高gao。”江蘇大學教授魏新華說，“由於操作人員技術水平的差別，農業作業質量也差別較大。”

中國農業大學教授李偉表示
，現代農業生產對作業人員提出了規模化、標準化、信息化等要求。

農業生產對生產人員提出更高要求，與此同時
，傳統農民正在減少。據統計，“十三五”期間，我國約有1.2億人口進入城鎮。

越來越多的耕地依靠集體經營、規模化生產。目前，我國40%的耕地由270萬個農業新型經營主體耕作，農業生產開始依靠合作社
、家庭農場、牧場
、種植業和養殖業大戶、龍頭企業等新型經營主體。

國際上同樣麵臨農業生產人員缺乏的問題。自上世紀80年代起，農業機器人應運而生，如瑞士的田間除草機器人、蘋果采摘機器人，美國的苗圃機器人、智能分揀機器人
，愛爾蘭的大型噴藥機器人，法國的葡萄園作業機器人等。

國際學術界對農業機器人非常重視，2008年國際機器人與自動化協會（IEEE RAS）成立農業機器人與自動化學術委員會。2009年美國《時代周刊》將年度最佳發明獎頒發給一款除草機器人。

美國研究公司Tractica的一份報告預測
，到2024年底，全球農業機器人的年出貨量預計將達到594000台，農業機器人市場的年收入將超過740億美元。

“農業機器人的發展擁有前所未有的大好局麵，農業機器人迎來了春天。”李偉說。

非結構性環境的挑戰

春天的到來都要經曆寒冬的考驗。對於農業機器人來說
，這場寒冬就是機器人研發使用過程中的一個個科研難題。

和其它機器人一樣
，農業機器人由三個重要部分組成：類似人類五官的視覺、觸覺
、聽覺、味覺等，能夠感知、獲得信息的傳感器和係統；能夠解析任務，識別

、判斷環境

，製訂行動計劃的芯片，功能類似大腦
；具有超強的執行能力的機構。科研難題就隱藏在這其中。

李(li)偉(wei)表(biao)示(shi)
，整(zheng)體(ti)看(kan)，我(wo)國(guo)農(nong)業(ye)機(ji)器(qi)人(ren)與(yu)國(guo)際(ji)研(yan)究(jiu)水(shui)平(ping)相(xiang)當(dang)，部(bu)分(fen)技(ji)術(shu)處(chu)於(yu)領(ling)跑(pao)水(shui)平(ping)
，比(bi)如(ru)自(zi)然(ran)環(huan)境(jing)下(xia)機(ji)器(qi)人(ren)的(de)伺(si)服(fu)控(kong)製(zhi)等(deng)。也(ye)有(you)一(yi)些(xie)技(ji)術(shu)處(chu)於(yu)落(luo)後(hou)狀(zhuang)態(tai)，比(bi)如(ru)涉(she)及(ji)作(zuo)物(wu)信(xin)息(xi)、動植物生理、生態感知的傳感器件等。

她強調，其中全世界麵臨的一個共性難題是在非結構環境下如何有效獲取信息。“不同於工業環境的流水線生產，農業機器人麵臨的工作環境非常‘多變’，果實形態多樣、農業環境中複雜的光照條件、植株的複雜布局等，都會對農業機器人的判斷和執行造成幹擾。”

她ta舉ju例li說shuo
，黃huang瓜gua采cai收shou機ji器qi人ren在zai摘zhai黃huang瓜gua的de過guo程cheng中zhong，首shou先xian得de找zhao到dao目mu標biao。但dan是shi每mei個ge黃huang瓜gua長chang得de都dou不bu完wan全quan一yi樣yang
，並bing且qie還hai有you枝zhi葉ye的de遮zhe擋dang，機ji器qi人ren找zhao到dao黃huang瓜gua、定位、伸手
、采摘的過程不順暢，這大大影響了機器人采摘過程的速度。

日前，李偉研究團隊取得突破性進展，研發出非結構環境智能雙目視覺係統。該係統能夠在農田、果園等自然環境下，識別光照、時空，動態采集，高速實時傳輸數據。該係統已經在采摘機器人、除草機器人、割膠機器人等農業機器人方麵展開實驗與驗證。

以大田作業為切入口

事實上，農業機器人的應用已經展開。魏新華介紹

，目前我國農業機器人的推廣，主要集中在大田作業中自動駕駛農機、農業植保無人機等的應用。大田無人農機已經能夠替代人工
，實現自動駕駛、工作環境監測、農業決策以及其它具體操作。

chulejiefangrenli

，wurennongjihaiyouheyoushi？weixinhuabiaoshi，wurennongjicaiyonganxujingzhunbianliangzuoye
，tigaohuafeinongyaodeliyonglv。lingwai，wurennongjidazaidezuoyehuanjingxianchangganzhijishu，keyigenjuturang、環(huan)境(jing)和(he)作(zuo)業(ye)對(dui)象(xiang)的(de)實(shi)時(shi)情(qing)況(kuang)，以(yi)及(ji)機(ji)器(qi)的(de)作(zuo)業(ye)狀(zhuang)態(tai)，讓(rang)機(ji)器(qi)始(shi)終(zhong)處(chu)於(yu)接(jie)近(jin)滿(man)負(fu)荷(he)的(de)最(zui)佳(jia)作(zuo)業(ye)狀(zhuang)態(tai)，提(ti)高(gao)作(zuo)業(ye)效(xiao)率(lv)，保(bao)證(zheng)作(zuo)業(ye)質(zhi)量(liang)。最(zui)重(zhong)要(yao)的(de)是(shi)，無(wu)人(ren)農(nong)機(ji)作(zuo)業(ye)過(guo)程(cheng)中(zhong)還(hai)實(shi)現(xian)了(le)信(xin)息(xi)收(shou)集(ji)和(he)遠(yuan)程(cheng)存(cun)儲(chu)。

“未來的農場很可能是無人農場
，農業機器人編組後，互相聯係，協同作業。”魏新華預言。

但在趙春江看來
，我國對機器人的研究整體比較弱，前期的創新研究積累不夠，將導致後期產業化“底氣”不足
，無人農場終究是紙上談兵。

魏新華說：“農業機器人的研製是不斷發現問題、解決問題的過程。”他ta舉ju例li，此ci前qian
，無wu人ren農nong機ji作zuo業ye過guo程cheng中zhong農nong田tian邊bian界jie的de識shi別bie是shi困kun擾rao研yan究jiu人ren員yuan的de難nan題ti。無wu人ren農nong機ji無wu法fa識shi別bie農nong田tian邊bian界jie
，作zuo業ye之zhi前qian需xu要yao人ren工gong駕jia駛shi無wu人ren農nong機ji獲huo取qu田tian塊kuai的de四si個ge頂ding點dian

，非fei常chang耗hao時shi。

雖(sui)然(ran)能(neng)夠(gou)自(zi)動(dong)識(shi)別(bie)邊(bian)界(jie)和(he)固(gu)定(ding)障(zhang)礙(ai)物(wu)的(de)係(xi)統(tong)嚐(chang)試(shi)解(jie)決(jue)這(zhe)一(yi)難(nan)題(ti)，但(dan)是(shi)實(shi)際(ji)作(zuo)業(ye)過(guo)程(cheng)中(zhong)又(you)發(fa)現(xian)了(le)新(xin)問(wen)題(ti)。該(gai)係(xi)統(tong)的(de)田(tian)頭(tou)作(zuo)業(ye)不(bu)盡(jin)如(ru)人(ren)意(yi)，尤(you)其(qi)是(shi)在(zai)不(bu)規(gui)則(ze)田(tian)塊(kuai)中(zhong)作(zuo)業(ye)存(cun)在(zai)比(bi)較(jiao)大(da)的(de)難(nan)度(du)。調(tiao)試(shi)好(hao)的(de)無(wu)人(ren)農(nong)機(ji)在(zai)移(yi)到(dao)另(ling)一(yi)區(qu)域(yu)作(zuo)業(ye)時(shi)，也(ye)暴(bao)露(lu)出(chu)土(tu)壤(rang)及(ji)地(di)表(biao)狀(zhuang)況(kuang)適(shi)應(ying)性(xing)差(cha)的(de)問(wen)題(ti)。

此ci外wai
，麵mian對dui播bo種zhong或huo插cha秧yang直zhi線xian度du差cha的de田tian塊kuai
，如ru果guo農nong業ye機ji器qi人ren在zai田tian間jian管guan理li時shi仍reng按an照zhao北bei鬥dou導dao航hang規gui定ding的de直zhi線xian路lu作zuo業ye，就jiu會hui增zeng加jia軋zha苗miao率lv。魏wei新xin華hua建jian議yi
，進jin行xing多duo導dao航hang信xin息xi融rong合he
，即ji把ba北bei鬥dou導dao航hang和he視shi覺jiao導dao航hang信xin息xi融rong合he。“未來
，我國的植保將是以地麵機械為主導、農業航空為體係的立體的植保防控體係，要對農業機器人的未來有信心。”

趙春江表示，機器人學是一門交叉學科，涉及到人工智能
、材料、機械等多個學科。目前機器人的研究隊伍偏小，不利於快速推進農業機器人發展。做好農業機器人
，必須鼓勵和支持多學科交叉研究。