機(jī)器人在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用現(xiàn)狀和前景

機(jī)器人作為一種新興技術(shù)，近年來(lái)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。隨著全球人口增長(zhǎng)、城市化加速和氣候變化的不斷深入，傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)所面臨的問(wèn)題日漸突出，而機(jī)器人技術(shù)能夠提高作物品質(zhì)、增強(qiáng)抗蟲(chóng)害抗疾病等方面的能力，促進(jìn)現(xiàn)代智能化農(nóng)業(yè)發(fā)展的新篇章。目前，機(jī)器人在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用已經(jīng)覆蓋包括植保操作、田間管理、果蔬采摘、油茶都射頻識(shí)別、飼料送食等多個(gè)領(lǐng)域，并取得了顯著成效。其中占據(jù)主要地位的是植保操作方面的機(jī)器人技術(shù)，這些機(jī)器人通過(guò)航空平臺(tái)、智能車(chē)輛、無(wú)人駕駛船或工具設(shè)備等方式，在農(nóng)田內(nèi)進(jìn)行抗蟲(chóng)害防治、噴灑藥劑、施肥、移栽以及輪耕等一系列工作。未來(lái)，機(jī)器人在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用還將繼續(xù)擴(kuò)展，預(yù)計(jì)在種植方式、秸稈利用、病害診斷等方面的應(yīng)用將會(huì)越來(lái)越廣泛。同時(shí)，對(duì)于解決全球糧食供應(yīng)問(wèn)題和實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展等議題也將起到非常積極的推動(dòng)作用。機(jī)器人所帶來(lái)的生產(chǎn)效率提升以及資源利用效率增加，有望在未來(lái)推進(jìn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化和可持續(xù)性經(jīng)濟(jì)發(fā)展，在整個(gè)社會(huì)環(huán)境建設(shè)中起到重要的支撐作用。

果園精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)及機(jī)器人應(yīng)用概述

果園精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)是以高效、可持續(xù)、生態(tài)化為原則的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)模式，目前正成為世界各國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)。傳統(tǒng)的果園管理方式存在許多問(wèn)題，如施肥不均勻、草害過(guò)多、病蟲(chóng)害防治難度大等，需要更加智能、自動(dòng)的解決方案來(lái)提高果園種植的生產(chǎn)力和質(zhì)量。機(jī)器人技術(shù)作為果園精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的重要支撐，可以改善勞動(dòng)力不足、消除依靠經(jīng)驗(yàn)性決策帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)、提高作業(yè)效率與安全保障等問(wèn)題，受到越來(lái)越多果園主的歡迎。機(jī)器人在果園中應(yīng)用較廣泛的領(lǐng)域包括：耕作、灌溉、采摘、剪枝、檢測(cè)等多個(gè)環(huán)節(jié)。例如，利用機(jī)器人采摘水果優(yōu)化了蘋(píng)果采摘流程，同時(shí)還能夠通過(guò)智能軟件實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、確定最佳時(shí)間進(jìn)行采摘等操作，從而使得采摘質(zhì)量得到大幅提升。預(yù)計(jì)未來(lái)，機(jī)器人技術(shù)將進(jìn)一步推動(dòng)果園精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)對(duì)果樹(shù)生長(zhǎng)周期全程的自動(dòng)化管理及跟蹤。

機(jī)器人在果園精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中的優(yōu)勢(shì)及突出表現(xiàn)分析

3.1 ?精準(zhǔn)定位技術(shù)與自動(dòng)化程度提高

機(jī)器人在果園精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中的優(yōu)勢(shì)之一是可以通過(guò)先進(jìn)的定位技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)地面、空中或水下作業(yè)。如使用全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)以及激光雷達(dá)等技術(shù)進(jìn)行矢量控制，能夠使機(jī)器人在果園內(nèi)進(jìn)行高精度操作，并且確保每個(gè)果樹(shù)都被檢測(cè)和管理到位。隨著機(jī)器人掌握了更多關(guān)于果樹(shù)形態(tài)和分布情況的數(shù)據(jù)，為其展開(kāi)更加智能的、自適應(yīng)的工作打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

3.2 ?數(shù)據(jù)收集能力和信息處理能力得到大幅提升

機(jī)器人可安裝有各種傳感器、攝像機(jī)、定位設(shè)備等，采集詳盡而準(zhǔn)確的果園相關(guān)信息，例如土壤環(huán)境、逐葉施肥、果期監(jiān)測(cè)、生長(zhǎng)狀態(tài)記錄、圖像識(shí)別等。經(jīng)過(guò)專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的軟件方案對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行整合和分析后，可以生成有價(jià)值的數(shù)據(jù)報(bào)告，并提供針對(duì)果園產(chǎn)量增加和成果提高的最佳指導(dǎo)方案。

3.3 ?質(zhì)量監(jiān)控和品質(zhì)保障水平有了顯著提高

機(jī)器人可以幫助果園管理者通過(guò)快速、準(zhǔn)確地監(jiān)測(cè)每棵樹(shù)的生長(zhǎng)過(guò)程從而避免任何潛在問(wèn)題，例如病害或自然災(zāi)害對(duì)產(chǎn)量造成影響等。它們還能實(shí)施逐葉施肥、施藥噴灑等工作，并及時(shí)提供預(yù)警和反饋信息以支持全面的果樹(shù)健康與安全保護(hù)體系。同時(shí)，機(jī)器人也可協(xié)助采摘員收割果實(shí)并檢驗(yàn)是否符合標(biāo)準(zhǔn)，迅速篩查可能存在的缺陷和不良現(xiàn)象，最終確保產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到優(yōu)秀的顧客服務(wù)要求。

案例分析：機(jī)器人在國(guó)內(nèi)外果園精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)項(xiàng)目中的應(yīng)用實(shí)踐

4.1 ?阿里巴巴“未來(lái)有機(jī)”智慧果園項(xiàng)目

阿里巴巴與安徽省合作，打造了一座集成了智能技術(shù)的新型果園。該果園利用先進(jìn)的人工智能和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，通過(guò)應(yīng)用邊緣計(jì)算、數(shù)值模擬、無(wú)人機(jī)巡檢等技術(shù)手段，進(jìn)行精細(xì)化管理和監(jiān)控。例如，園內(nèi)安裝紅外線(xiàn)傳感器、溫濕度傳感器等設(shè)備實(shí)時(shí)檢測(cè)果樹(shù)生長(zhǎng)狀況及環(huán)境信息，并將數(shù)據(jù)上傳到云端平臺(tái)進(jìn)行記錄、分析和反饋;此外還采用自動(dòng)噴水系統(tǒng)、智能施肥系統(tǒng)等方案對(duì)果園進(jìn)行全面管理。

4.2 ?美國(guó)硅谷公司Blue River 科技開(kāi)發(fā)的青苗精準(zhǔn)噴灑系統(tǒng)

這是基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)的全自動(dòng)雜草清除系統(tǒng)，其原理類(lèi)似于醫(yī)學(xué)上的X光機(jī)。這個(gè)系統(tǒng)利用視覺(jué)識(shí)別、深度學(xué)習(xí)算法等技術(shù)，可以在田里找出每一個(gè)青苗以及周?chē)母貐^(qū)域，從而確認(rèn)哪些是待除的雜草，在不影響作物生長(zhǎng)的前提下使用精密注射器精準(zhǔn)噴灑除草劑。該技術(shù)的革新之處是可以實(shí)現(xiàn)對(duì)每個(gè)植物的細(xì)粒度識(shí)別，最大限度地保護(hù)農(nóng)作物，并在減少人工干預(yù)的情況下提高了施藥效率。

機(jī)器人在果園精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中面臨的挑戰(zhàn)及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

5.1 ?技術(shù)水平和成本問(wèn)題仍需解決

目前機(jī)器人在果園精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中依然面臨一些技術(shù)上的難題，例如控制算法、傳感器體積等方面需不斷創(chuàng)新。此外，適用于果園精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的專(zhuān)門(mén)硬件配件也需要進(jìn)一步簡(jiǎn)化，以降低相關(guān)設(shè)備的生產(chǎn)成本，增加其普及率。

5.2 ?農(nóng)產(chǎn)品安全質(zhì)量保障問(wèn)題急需加強(qiáng)

農(nóng)產(chǎn)品的安全質(zhì)量關(guān)系到人們健康問(wèn)題，因此保證農(nóng)作物安全質(zhì)量是極為重要的。機(jī)器人發(fā)揮作用更多要注重?cái)?shù)據(jù)的正確性與真實(shí)性，對(duì)農(nóng)產(chǎn)品進(jìn)行快速準(zhǔn)確檢測(cè)才能最大限度保證農(nóng)產(chǎn)品的高質(zhì)量水平，并得到消費(fèi)者認(rèn)可。病蟲(chóng)害早期預(yù)警和有效防治也是關(guān)鍵點(diǎn)之一，但除了靈敏的傳感器和先進(jìn)的算法外，還需要政府部門(mén)和企業(yè)共同參與提升規(guī)范管理與標(biāo)準(zhǔn)化程序，形成合力。

5.3 ?微利化以及如何更好滿(mǎn)足消費(fèi)者多樣性需求

由于果園種植所涉及的過(guò)程昂貴而復(fù)雜，因此果園管理者的收益面臨著不容易實(shí)現(xiàn)高額利潤(rùn)的挑戰(zhàn)。為解決這個(gè)問(wèn)題，機(jī)器人在后期應(yīng)用中需更多地注重失敗學(xué)習(xí)和持續(xù)優(yōu)化，在提升生產(chǎn)效率的同時(shí)進(jìn)一步縮小對(duì)整體成本的影響程度，并逐漸承擔(dān)更加復(fù)雜的任務(wù)和工作規(guī)模。另外，針對(duì)越來(lái)越多消費(fèi)者個(gè)性化權(quán)益要求，機(jī)器人應(yīng)有計(jì)劃地推廣產(chǎn)品品質(zhì)保證標(biāo)準(zhǔn)貨源，建立從構(gòu)思到落地的管控流程，更好地反映出客戶(hù)多樣性需求的特點(diǎn)，形成與行業(yè)共贏。

結(jié)語(yǔ)

機(jī)器人在果園精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用已經(jīng)初步成型，并將會(huì)持續(xù)深入發(fā)展。通過(guò)分析機(jī)器人在種植、檢測(cè)與診斷、病蟲(chóng)害控制等多方面的優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)，說(shuō)明這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)逐漸得到農(nóng)業(yè)行業(yè)工作者的認(rèn)可和接受。然而，如何突破機(jī)器人技術(shù)的局限性，進(jìn)一步推動(dòng)其在果園精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中的廣泛運(yùn)用，仍是一個(gè)需要研究和探討的問(wèn)題。預(yù)計(jì)機(jī)器人在未來(lái)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用將更加廣泛，且將不斷涌現(xiàn)出新的技術(shù)和創(chuàng)新，為實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)智能化注入新的活力。

來(lái)源：北京新型智慧農(nóng)業(yè)研究院