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开元体育AI 助农进行时:农业产业化与农业机器人

发布时间:2023-12-09 22:12浏览次数: 来源于:网络

  开元体育对于生活在城市里的人来说,农业是一个既熟悉又陌生的词。说熟悉,因为几乎人人都知道这个词,也明白农业生产的可敬与不易;说陌生,对于不在农业领域工作的人来说,可能不太清楚行业中的具体情况,除了每天吃的米、菜、肉,好像农业与日常生活关系不大。但相信有一点是所有人的共识:

  近年来,关于农业产业化的讨论较多,农业产业化是指以农业为基础,以市场为导向,以效益为中心,以科技为支撑,通过优化配置生产要素,实现种植、养殖、加工开元体育、销售一条龙经营,提高农业效益和竞争力。农业产业化的发展,使得农业生产更加规模化、集约化、高效化,同时也对农业技术提出了更高的要求。

  农业机器人是农业科技的重要组成部分。工业和信息化部、教育部等 17 部门联合印发的《 机器人 + 应用行动实施方案》提到要推进农业机器人相关工作。近年来,多个采摘机器人、农田除草机器人视频在网络走红,也从侧面说明农业机器人是很受关注的,具有较大发展潜力。

  理想状况下,农业产业化与农业机器人可以相互促进,共同推动农业发展。农业机器人可以提供更加精准、高效的农业生产方式,满足农业产业化的需求,促进农业产业化的升级和转型,实现更加智能化、自动化的农业生产。而农业产业化也可以为农业机器人提供更广阔的发展空间,让其更容易地从产品维度过渡到产业维度。

  叠加世界局势的多变及人类人口的增长等因素,不少机构对农业机器人的发展持乐观态度。如 Tractica 提供的数据显示,到 2024 年末,农业机器人的年出货量估计将到达 594000 台。

  那么,农业机器人真的能如此快速增长吗?没有人能确切地做出论断,但对一个事物回归本源,永远有助于人们看清它的线

  农业机器人的发展历程农业机器人的历史可以追溯到 20 世纪初。其中发达国家在该领域的研发工作较为领先,其相继研制出了嫁接、扦插、移栽和采摘等多种农业生产机器人。这些机器人在农业领域的出现和应用,为这些国家的农业自动化、精准化、智能化发展带来了助力。随着技术的不断进步和发展,农业机器人逐渐经历了从机械自动化到人工智能、机器视觉等新技术加持的转变。例如,2007 年出现了能够扫描果实并收集土壤、种子数据的 Ag Tracker 机器人;2012 年诞生了能够在植物育苗室内移动盆栽树苗的机器人收获运输车 HV-100 和能够除去生菜土地里多余种子的机器人 Lettuce bot 近几年,各国相关研究工作也是如火如荼。

  21 世纪初,随着中国经济的快速腾飞,农业机器人的市场需求也进一步扩大。国家鼓励企业和研究机构加强农业机器人的研究和产业化。这一时期,一些关键技术开始实现自主创新。这些技术的应用,提高了农业机器人的性能和应用范围。十三五 期间,政府加大了对农业机器人的资金投入,推动了农业机器人的广泛应用和普及。这一时期,中国农业机器人的技术水平和产业化程度得到了进一步显著提升。

  如今,经过多年的积累和发展,农业机器人正逐渐成为中国现代农业发展的支撑力量之一。从种类上看,目前中国已开发出的农业机器人有:耕耘机器人、除草机器人、施肥机器人、喷药无人机、蔬菜嫁接机器人、采摘机器人等。

  农业机器人的分类目前,主流的农业机器人能力覆盖喷洒农药、除草、施肥、采摘和播种等。

  喷洒农药机器人用于向农田和果园等处喷洒农药,以保护作物免受害虫和病害侵扰。这类机器人通常配备先进的导航系统和各类传感器,能够自主导航并确定最佳的施药路径、监测土壤湿度、气象条件和作物健康情况,从而实现精确的农药施用。国内外的许多公司都在研发和推广喷洒农药机器人,如极飞科技、大疆植保、岚江科技等。

  除草机器人用于自动化消除杂草,方式多种多样,如物理割除、化学除草、热除草和机械挖除等。物理割除指通过机器人配备的旋转刀片或刷子,将杂草割除或拔除;化学除草方式涉及机器人喷洒除草剂以抑制杂草生长;热除草方式通过机器人使用高温水或火焰来消灭杂草;机械挖除方式则使用机械臂或挖掘工具将杂草挖掘出。

  施肥机器人专门用于自动化施肥,在大型农田、果园中最有施展空间。从事施肥机器人比较知名的公司有 Agrobot、GeoCorps、艾格慧元等。

  采摘机器人能精确检测和辨别成熟农产品,通常拥有精密机械臂,可以轻柔地摘取作物。目前,国内外许多公司都在研发和推广采摘机器人,其中比较知名的公司有 Agrobot、Aarhus Robotics、Cargill、悟牛智能等。

  播种机器人是一类专为农田播种任务而设计的智能机器人,它们可以精确投放种子,确保均匀种植,提高作物产量和质量。播种机器人能够适应不同类型的农作物和土地条件,因此在小麦、玉米、大豆等作物的种植中都可发挥重要作用。比较知名的企业有 Fendt、John Deere、Agrobot、中联重科等。

  农业机器人的核心技术传感器技术:农业机器人需要具备感知周围环境的能力,以便进行精准的决策和操作。传感器技术是实现这一目标的关键,包括视觉传感器、距离传感器、重量传感器等多种类型。

  人工智能技术:农业机器人需要具备自主学习和决策的能力,以便适应不同的农业生产环境。人工智能技术是实现这一目标的关键,包括机器学习、深度学习、自然语言处理等多种技术。

  控制技术:农业机器人需要具备精准控制的能力,以便实现高效的农田作业。控制技术是实现这一目标的关键,包括运动控制、路径规划、任务调度等多种技术。

  机械设计技术:农业机器人需要具备可靠的机械结构,以便实现稳定的农田作业。机械设计技术是实现这一目标的关键,包括机构设计、材料选择、制造工艺等多种技术。

  不久前,初创公司 Earth Rover 开源了他家的割草机器人,硬件、软件和算法,全部开源,令人敬佩。

  农业机器人的主要价值在论及农业机器人种类时,已稍稍提过其价值,此处再做系统梳理。

  降低生产成本:农业机器人的使用可以降低人力成本,同时减少农业生产过程中的浪费。

  提高农产品质量:农业机器人的精准操作可以减少人为因素对农产品质量的影响,提高农产品质量。

  改善农业生产环境:农业机器人的使用可以减少农药和化肥的使用量,从而改善农业生产环境。

  农业机器人的痛点难点技术挑战:农业环境具有典型的非结构化特征,而且存在很多不确定干扰因素,如光照条件多样,刮风、下雨、风尘等天气因素的干扰,对农业机器人的适应能力提出了挑战。此外,农业对象具有自身的特点,对机器人的对象识别 / 定位能力、灵活 / 柔性操作能力也提出了挑战。

  行为规划问题:农业机器人在感知观测、动作执行和协同配合等方面均存在一定的不确定性,对其多源不确定性条件下的高效、安全规划问题提出了挑战。

  执行系统瓶颈:农业机器人执行系统在材料、构型、动力和控制等方面存在瓶颈,难以满足作业任务需求。

  投入成本高:农业机器人的研发、生产和维护都需要较高的成本,而农业生产的利润较低,因此许多农民可能无法承受这些费用。

  缺乏专业人才:农业机器人的应用需要专业的技术人才,而目前农村地区的技术人才相对较少,这也会限制农业机器人产业的发展开元体育。这是很容易理解的:即便懂得相关技术,但考虑到作业辛苦及家庭因素,很多从业者也不愿深入田间地头。

  缺乏标准化和规范化:目前农业机器人的生产和使用缺乏统一的标准和规范,这可能会影响机器人的兼容性和互换性,从而限制了农业机器人产业的发展。

  环境适应性问题:农业机器人需要适应各种不同的气候、土壤和作物条件,这需要机器人具备较高的智能和自适应性。然而,目前的农业机器人技术水平尚未达到这一要求,这可能会限制机器人在实际农业生产中的应用。

  法律法规问题:随着农业机器人技术的不断发展,相关的法律法规问题也逐渐浮现。例如,在机器人造成损害的情况下,责任应由谁承担?这需要建立健全的法律法规体系来保障农业机器人产业的健康发展。

  与农村人文情况相适应的问题:农业机器人的落地,不光是个产品和产业问题。就像大学生村官必须适应农村的人际关系模式、形成有针对性的灵活的工作方法一样,农业机器人的使用牵扯到方方面面,不是把机器往地上一放就行了。

  此外,一个现象是,在中国这个农业大国,72% 左右的农业机械化率中,多为传统机械,缺乏人机交互、机务交互、机器间的交互,科技水平还有待提升,农业机器人也还有很大开拓空间。

  明天在哪里?未来,农业机器人会进一步向多功能、个性化、综合型、更普及的方向发展。即能播种的机器人还能巡检、撒农药的机器人也会采摘、田间地头到处是农业机器人劳作的场景这背后,是环境感知、自主导航、精准控制、能源和续航能力等关键技术的提升。尤其是中国,农业工作需求多样、应用场景复杂,不同地区的生产环境和作物种类各不相同,需要针对性、定制化地进行农业机器人的研发生产。但不管怎么说开元体育,农业机器人是农业产业的科技明珠,是信息技术和工业文明结合的产物。道阻且长,假以时日必然会给农业产业化乃至人类生存延续带来更大价值。毕竟,人类一切发展的基础在于填饱肚子。而人类历史上最早的未雨绸缪,正是在还没挨饿时,就提前储存了一批工具和粮食。

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