农业机器人技术进展、挑战与趋势

农业机器人技术进展、挑战与趋势

刘睿俣

青岛黄海学院 山东 青岛 266555

摘要：在我国高速发展的背景下，人们生活质量得到提高，目前，农业是人类一切生产活动与社会活动的基础和根本， 也是支撑我国国民经济建设和发展的重要支柱。 党的二十大报告指出，我国要加快建设农业强国，推进农业农村现代化。 随着城镇化和人口老龄化的加快，农村劳动力短缺的问题日益突出，导致人工作业成本不断攀升。 在农业生产中，农业机器人的应用在提高农业生产效率、 降低生产成本、 实现农业农村现代化中起到了重要作用。 同时，作为农业强国的重要推动力，农业机器人的发展会在一定程度上影响国家农业政策的制定。

关键词：农业机器人；技术进展；趋势

引言

机器人技术在近几十年快速发展，从制造到医疗，再到消费服务，它的足迹已经遍布各个领域。无论是无人驾驶的拖拉机，还是能够进行精确施肥和喷药的机器人，这些技术都为农业生产带来了质的飞跃。然而，如何确保这些技术能够得到广泛应用，以及预测它们可能带来的社会和经济影响，都是亟待解决的问题。

1农业机器人 技术综述

1.1农业机器人的定义

农业机器人，是指能够自主执行农业作业任务的智能化机器人装置。其主要特点包括具备自主感知、定位、规划和执行农业作业任务的能力，能够适应复杂的农业环境和任务需求，实现高效、精准、可持续的农业生产。农业机器人的发展，将对农业生产方式和效率产生深远影响，为农业现代化发展注入 新的活力。

1.2农业机器人的应用

农业 机器人在现代农业中得到了广泛的应用，如在大田作物种植中，播种机器人能够实现种植作业的自动化，提高了种植效率和精度，减少了人力成本；在果园和蔬菜大棚中，采摘机器人能够应对不同形状和成熟度的农产品，实现高效采摘，解决了人工采摘难题；在植保作业中，病虫害监测与防治机器人能够实现对农作物的实时监测和精准防治，减少了农药的使用量，降低了环境污染风险。农业机器人的应用不仅提高了农业生产效率，同时也为农业现代化发展提供了新的技术支撑。

2农业机器人存在的展望

2.1农业机器人自动化和智能化程度

随着科技水平的飞速发展，农业生产方式正在逐渐从传统的机械化模式向更自动化和智能化的方向转变，这意味着农业机器人需要具备更强的自主决策、感知、控制以及执行能力。 尽管我国在农业机器人领域已经积累了相对丰富的理论知识，但技术方面仍存在挑战。 许多机器人目前仍需要一定程度的人工干预， 例如农业机械手臂在执行任务时，通常需要人工监控以确保其准确性，这限制了农业机器人在农业领域的广泛应用。 总之，农业机器人的自动程度和智能程度有待进一步提高。

2.2全球视角下的农业机械化发展

农业机器人技术不仅在发达国家有着广泛的应用，也在发展中国家具有巨大潜力。未来，机器人技术的发展将更加注重全球视角，考虑到不同地区的农业需求和资源限制。这可能涉及更具适应性的技术和商业模式，以支持全球范围内的农业现代化发展和粮食安全。总的来说，机器人技术在农业机械化中的应用将在未来继续演进，为农业产业带来更多的创新和改进。通过技术的不断发展、智能化的整合以及全球视角下的发展，农业机械化有望为全球农业生产带来更高效、可持续和适应性更强的解决方案。

2.3基于数字孪生的农业机器人实时作业监控得到发展

打破耕、种、管、收、运全环节数据孤岛，面向农田、果园、设施等不同类型生产环境建立多尺度的智能生产管控一体化平台，提高农业机器人的综合效率；构建农业机器人虚拟研发平台，支撑产品研发、工艺设计，制造执行及供应链规划优化，融合虚拟现实、增强现实、语音、手势等人机交互通道，对人机交互接口进行优化设计，适应机器人复杂系统的运维需求；以数字化的方式建立作业对象的多维度、多时空尺度、多学科、多物理量的动态虚拟模型，仿真和刻画作业实体在真实环境中的属性、行为、规则，面向数字植物、虚拟农场、孪生监控、生产作业等场景，实现产能计划、虚拟测试、故障诊断、数据分析、机群调度、作业评价等功能。

2.4定位与导航技术

农业机器人的定位与导航技术是其实现自主作业的关键。定位技术包括全球卫星定位系统（GNSS）、惯性导航系统（INS）等，能够实现农业机器人在作业过程中的精确定位。导航技术则包括路径规划、障碍物避让等功能，能够帮助农业机器人在 复杂的农田环境中实现智能作业。定位与 导航技术的发展，使得农业机器人能够更好地适应不同农田环境的作业需求，实现精准作业、智能避障，并且能够提高作业效率、减少能源浪费。这些技术的应用，为农业现代化注入了新的活力，推动了农 业生产方式的转型升级。

2.5推广环保节能技术

在农业机械化技术的发展过程中，应该重视坚持环保和节能的原则。推广使用环保节能的农业机械设备， 减少对环境的污染和能源的消耗。 例如，推广电动或太阳能驱动的农业机械设备，减少燃油消耗和废气排放。同时，鼓励农业生产中的资源循环利用，如农作物秸秆的综合利用，减少农业生产的资源浪费，实现绿色农业的目标。综上所述，通过适地适作推广、加强技术研发、拓宽技术推广渠道、 建立技术培训体系及推广环保节能技术等一系列措施， 可以有效解决农业机械化技术存在的问题， 推动农业机械化技术向全程全面高质高效发展，实现农业现代化和可持续发展。 政府、企业和农民发挥各自的作用， 共同推动农业机械化技术的优化与改进，促进我国农业的高效发展。

2.6农学技术和机器人技术相结合

在农业机器人领域，技术研究的成功关键不仅在于将机器学习和人工智能高度结合，还在于充分利用自动导航系统、传感器、遥感技术等，以增强农业机器人的灵活性。 然而，更为根本的是将农学技术和机器人技术有机结合， 使这两个领域互相促进和共同发展。例如，美国开发了一款垂直农场机器人，这一创新的系统基于农学知识，能够模拟和控制光照、温度、湿度以及其他生长因素，从而创造出最适宜的种植条件，同时减少了人工干预。 通过将农学技术和机器人技术相结合，可以逐步提高农业机器人的自主化和智能化程度， 最终实现完全不用人工干预，使机器人更适应不同农业任务和环境。

结语

随着科技的飞速发展，我们正见证着农业生产模式逐步从传统化迈向现代化和规模化。 在这个过程中，农业机器人将发挥更加重要的作用，成为实现农业现代化的关键推动力，得到广泛推广及应用。 尽管我国农业机器人目前仍处于起步阶段，但这也是我们减小与其他发达国家在技术领域差距的关键时期。 我们需要更多相关政策的支持，以吸引更多人才投身于农业机器人领域的研究，从而推进农业机器人进一步发展。

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