论(lùn)是发达国家,还(hái)是发展中国家都寄希望于机器人技术可以推动(dòng)农业(yè)的变革。由此,农业机器人开(kāi)始(shǐ)进入加速发展期。
随着客(kè)观环(huán)境因素影响,以及(jí)机器人技术的快速提升,全(quán)球(qiú)农(nóng)业(yè)领(lǐng)域正(zhèng)迎来(lái)智能化发展高峰(fēng)。国外“花样百出(chū)”的农业机器人令人艳羡,而我国也开始了从(cóng)农业机械化到农业智能化的历史征程。
近年来,随着工业化、城(chéng)镇化进程加快,激增人口(kǒu)与有限耕地矛盾加剧,全球气候变(biàn)暖,极端天气频(pín)发等问题出现,全(quán)球(qiú)农业(yè)面临极其严峻的考验(yàn)。无(wú)论是发达国(guó)家,还(hái)是发展中国家都寄希望于机器人技术可以推动农(nóng)业的变革(gé)。由此,农业机器人开始进入(rù)加速发展期(qī)。
事实上,同工业机器人(rén)或者其(qí)他领域机器(qì)人相比,农业(yè)机器人工作环境多变,以非(fēi)结构环境为主,工作任务具有极大的挑(tiāo)战性。因(yīn)此,一(yī)般而言,农业机器(qì)人对智能化程度(dù)的要(yào)求要远(yuǎn)高于(yú)其(qí)他领(lǐng)域(yù)机器(qì)人。
21世纪以前,农业(yè)机器人是(shì)机(jī)械电器自(zì)动化设备,21世纪以后则加入了(le)人工智能、机(jī)器视觉等新技术的自(zì)动化设备(bèi)。“机器人+”农业模式主要以人工智能的机器(qì)人技术为支撑,将信(xìn)息技(jì)术进行(háng)集成,通过感知识(shí)别、智能分析、自动控制、柔性作(zuò)业等(děng)方式,进(jìn)行信(xìn)息交换和通讯,以实现(xiàn)智能化识别(bié)、定位、跟踪、监控和管理等(děng)功(gōng)能,最终将农(nóng)业的标准化(huà)、规范化大大向前推进。
当前,农业(yè)机器人发展提速,并逐渐向细分领域拓展,各国都不断开发(fā)出“定制化”的机器人来服(fú)务(wù)于农业生(shēng)产(chǎn)与管理。
在农(nóng)业(yè)作物监测领域(yù),伊利诺伊(yī)大学斯蒂芬(fēn)(StephenP.Long)教(jiāo)授领导的团队研发了一款(kuǎn)新的机器人。这(zhè)款农业机器人采用GPS和笔记本电脑相结(jié)合(hé)来(lái)引(yǐn)导,以(yǐ)履带式的(de)轮子在(zài)植物行间移动(dòng)。
该机器人配备(bèi)了高(gāo)光谱、高清的热成(chéng)像相机、天气监视器以及脉冲激光(guāng)扫描仪传(chuán)感(gǎn)器。这些设备(bèi)可以(yǐ)让它收集植物的茎秆直径、高度和叶面积等的表(biǎo)型数(shù)据,以及作物的环(huán)境条件信息,如温度(dù)和土壤含水量。它收集的数据会存(cún)储在(zài)机器人自己的集成计算机上,接着它会传输到研究人员的笔记本(běn)电脑上。然(rán)后,他们可(kě)以使(shǐ)用此信息来为每(měi)一株植物(wù)建(jiàn)立一个3D计算(suàn)机模型,以(yǐ)预测其生长和发育(yù),从而估计该单株植物和(hé)整(zhěng)个作物的产量。
无独有偶(ǒu),近日,佐治亚理工大学的研究人员(yuán)团队也研发了一款(kuǎn)创意(yì)十足的机器人,同(tóng)样应用于农作(zuò)物监测。据了(le)解,这(zhè)款机器人的设计灵感来源于树懒,研(yán)发人员给这款机(jī)器(qì)人(rén)取(qǔ)了个威武的名字叫(jiào)“泰山”。
据(jù)介绍,“泰(tài)山(shān)”的主要工作是通(tōng)过内置摄像头监测农作物的(de)生长情(qíng)况,其用3D打印技术制成的爪子十分灵敏,可以在平行的线缆上攀爬前(qián)行,从(cóng)而拍(pāi)摄植物各个(gè)角度的照片。佐治亚理工学院教授乔纳森·罗杰(jié)斯表示(shì),他们正在试图继续(xù)优化“泰山”的设计(jì),使其变得(dé)更为节能,就像真(zhēn)正的树懒一样。除此之外(wài),据中国智能制造网进一步了解(jiě),为了让(ràng)“泰山”能够保持全天候24小时的不间断检测能力,研发(fā)团队还考(kǎo)虑(lǜ)使用太阳能(néng)为其供能(néng),从而(ér)无(wú)需充(chōng)电或(huò)加(jiā)油。
在其他国家方(fāng)面,澳(ào)大利亚研(yán)制了一款农场机(jī)器人——“SwagBot”,能够放牧牲畜,并且将陷入泥泞(nìng)之中的车辆拖出来;英国公布了一款农业采集机器人,它采集西兰花的速度是人类的6倍,已经投入(rù)使用;法国一(yī)家(jiā)公司最近开发了(le)一款专门用于大型蔬菜种(zhǒng)植的(de)最新农(nóng)业(yè)机器人(rén)——Dino除草机器(qì)人(rén)。Dino装备RTK(实时(shí)动力学)GPS和视觉相机,能翻动(dòng)土(tǔ)块拔除杂草,且不(bú)伤害近处(chù)的作物(wù),同时,它号称是一款“多功能机(jī)器人(rén)”,所以也可被用(yòng)于播种。
在全球(qiú)农业机器人研究上,日(rì)本集中研究力量,共同实施(shī)开发(fā)计划,目(mù)前居于世界各国之首。早在1995年,日报(bào)参与研究的私营农机制造(zào)商(shāng)就达(dá)41家。研究的对象不单(dān)是农业(yè)机(jī)械,还包(bāo)括(kuò)与机械(xiè)化作业效率有关的肥料、农药(yào)等(děng)生产资料的开发。研究课题的设置涉及(jí)蔬菜、旱作水田、畜产(chǎn)和果树等方面。
与国外(wài)相比,我国农业机器人研究与(yǔ)开发方(fāng)面(miàn)尚处于起步阶(jiē)段(duàn)。我国农业机器人起(qǐ)步较晚,20世纪90年代中(zhōng)期,国内才开始了农业机(jī)器人技术(shù)的(de)研发。目前,我国已开发出的农业机器人有:耕耘机器人(rén)、除(chú)草机器人、施(shī)肥机器人(rén)、喷药机(jī)器人、蔬菜嫁接机器人(rén)、收(shōu)割机器人、采摘机器人等。
随着(zhe)我国全面推动机器人(rén)产业发展,农(nóng)业(yè)智能化进程(chéng)正不断提速。在可以预见的未来(lái),我(wǒ)国(guó)农业有望快速从机(jī)械化向智能化迈进,利(lì)用农业机器人(rén)的(de)技(jì)术加成,来(lái)实现(xiàn)智慧农(nóng)业的(de)生态打造。