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外國農(nóng)業(yè)機(jī)器人究竟逆天到什么地步
2017-01-19
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最近,由悉尼大學(xué)Sukkarieh教授帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)出瓢蟲農(nóng)場機(jī)器人。該機(jī)器人首次實(shí)地作業(yè),在新南威爾士州一片種植洋蔥,甜菜和菠蘿的農(nóng)場上進(jìn)行。Sukkarieh教授稱,機(jī)器人能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化驅(qū)動(dòng),在每列田地間自如運(yùn)作。收集感應(yīng)器數(shù)據(jù),包括激光,攝像頭,高光譜鏡頭等,通過提供有價(jià)值的信息幫助種植者們了解他們農(nóng)場的作物狀態(tài)。

據(jù)了解,隨著近年來國內(nèi)外對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)器人研究與開發(fā)的重視,目前已研發(fā)出多種農(nóng)業(yè)機(jī)器人。根據(jù)解決問題的側(cè)重點(diǎn)不同,農(nóng)業(yè)機(jī)器人大致可以分為兩類:一類是行走系列農(nóng)業(yè)機(jī)器人,主要用于在大面積農(nóng)田中進(jìn)行作業(yè);另一類機(jī)械手系列機(jī)器,主要用于在溫室或植物工場中進(jìn)行作業(yè)。

日本是農(nóng)業(yè)機(jī)器人研究最早、同時(shí)也是市場發(fā)育最為成熟的國家之一。目前,日本已研制出育苗機(jī)器人、扦插機(jī)器人、嫁接機(jī)器人、番茄采摘機(jī)器人、葡萄采摘機(jī)器人、黃瓜采摘機(jī)器人、農(nóng)藥噴灑機(jī)器人、施肥機(jī)器人和移栽機(jī)器人等多種農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機(jī)器人,在理論與應(yīng)用方面都居世界前列。

同日本比,由于領(lǐng)土廣闊及自身先進(jìn)的工業(yè)技術(shù),美國研究的重點(diǎn)在于行走式農(nóng)業(yè)機(jī)器人,在理論與技術(shù)上都比較成熟。典型代表是美國新荷蘭農(nóng)業(yè)機(jī)械公司發(fā)明的多用途自動(dòng)化聯(lián)合收割機(jī)器人,很適合在美國一些專屬農(nóng)墾區(qū)的大片規(guī)劃整齊的農(nóng)田里收割莊稼。

其他國家農(nóng)業(yè)機(jī)器人研究與應(yīng)用方面比較有代表性的有:澳大利亞發(fā)明的牧羊犬機(jī)器人,它能在農(nóng)場上代替?zhèn)鹘y(tǒng)的放牧勞力;德國農(nóng)業(yè)專家采用計(jì)算機(jī)、全球定位系統(tǒng)(GPS)和靈巧的多用途拖拉機(jī)綜合技術(shù),研制出可準(zhǔn)確施用除草劑的除草機(jī)器人,法國發(fā)明的專門服務(wù)于葡萄園的機(jī)器人幾乎能代替種植園工人的所有工作,包括修剪藤蔓、剪除嫩芽、監(jiān)控土壤和藤蔓的健康狀況等。

西班牙發(fā)明的采摘柑橘機(jī)器人,能夠依托機(jī)器視覺技術(shù)從桔子的顏色、大小判斷出是否成熟并控制機(jī)械手進(jìn)行采摘;英國西爾索研究所開發(fā)的采蘑菇機(jī)器人可以確定哪些蘑菇可以采摘以及屬于哪種等級(jí),然后測出其高度以便進(jìn)行采摘;法國研制的分揀機(jī)器人能在潮濕骯臟的環(huán)境里工作,把大個(gè)番茄和小粒櫻桃加以區(qū)別,然后進(jìn)行分裝。

與國外相比,中國農(nóng)業(yè)機(jī)器人研究與開發(fā)方面尚處于起步階段。目前我國已開發(fā)出的農(nóng)業(yè)機(jī)器人有:耕耘機(jī)器人、除草機(jī)器人、施肥機(jī)器人、噴藥機(jī)器人、蔬菜嫁接機(jī)器人、收割機(jī)器人、采摘機(jī)器人等。

中國農(nóng)業(yè)大學(xué)研制的摘黃瓜機(jī)器人利用多傳感器融合技術(shù),對(duì)采摘對(duì)象的成熟度進(jìn)行判別,并確定收貨目標(biāo),引導(dǎo)機(jī)械手來抓取黃瓜,再用刀片切割瓜藤;嫁接機(jī)器人實(shí)現(xiàn)了營養(yǎng)缽苗的供苗、切苗、嫁接和排苗的自動(dòng)化作業(yè),可廣泛用于黃瓜、西瓜、甜瓜等菜苗的嫁接;北京農(nóng)林科學(xué)院研發(fā)的草莓采摘機(jī)器人可以自主搜索、識(shí)別和采摘成熟草莓果實(shí),不僅可為草莓采摘降低人工成本,還可減輕工作強(qiáng)度。

中科院合肥智能機(jī)械研究所的研究報(bào)告稱,雖然農(nóng)業(yè)機(jī)器人研究已取得很大進(jìn)展,但目前農(nóng)業(yè)機(jī)器人距實(shí)用普及還有很長一段距離。推廣與普及的主要瓶頸有兩點(diǎn):一是農(nóng)業(yè)機(jī)器人制造成本問題,二是農(nóng)業(yè)機(jī)器人智能化程度問題。

目前研制出來的農(nóng)業(yè)機(jī)器人大都只針對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)某一環(huán)節(jié)的某一項(xiàng)作業(yè)而言,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的特征之一是季節(jié)性強(qiáng),造成了農(nóng)業(yè)機(jī)器人的使用效率低,間接地增加了農(nóng)業(yè)機(jī)器人的成本。其性價(jià)比不能滿足市場的需要,成為制約農(nóng)業(yè)機(jī)器人商業(yè)化和進(jìn)一步研究應(yīng)用的瓶頸問題。比如采摘機(jī)器人,由于草莓、黃瓜等經(jīng)濟(jì)作物生產(chǎn)的季節(jié)性,如果采摘機(jī)器人只能用于一種農(nóng)作物的采摘,那么該機(jī)器人一年工作的時(shí)間有限。由于只有當(dāng)農(nóng)業(yè)機(jī)器人的生產(chǎn)成本低于人工收獲成本時(shí),農(nóng)業(yè)機(jī)器人才能得到推廣,這無疑對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)器人的成本控制提出了較高的要求。

同工業(yè)機(jī)器人或者其他領(lǐng)域機(jī)器人相比,農(nóng)業(yè)機(jī)器人工作環(huán)境多變,以非結(jié)構(gòu)環(huán)境為主,工作任務(wù)具有極大的挑戰(zhàn)性。因此,一般而言,農(nóng)業(yè)機(jī)器人對(duì)智能化程度的要求要遠(yuǎn)高于其他領(lǐng)域機(jī)器人?,F(xiàn)階段歐美等國的農(nóng)業(yè)工程領(lǐng)域的專家紛紛把研究重心從機(jī)械部分轉(zhuǎn)向機(jī)器視覺、人工智能方面,力圖解決農(nóng)業(yè)機(jī)器人的智能問題。

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