AI 助农进行时：农业产业化与农业机器人

 

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： 农业的健康发展关乎国计民生。

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、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真实面貌。

01  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。

与国外相比，中国农业机器人研究与开发方面起步较晚，20 世纪 90 年代中期，国内才开始农业机器人技术的研发。

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。

02  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

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

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。

目前，国内外比较知名的相关公司有 Agrobot、Weed-Tronic 等。

施肥机器人

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

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

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。

03  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。

04  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。

提高生产效率： 农业机器人可以快速、准确地完成农田作业，大大提高了生产效率。

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。

05  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。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。

06  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，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。

来源：四分仪