今天小編分享的互聯網經驗：AI助農進行時：農業產業化與農業機器人，歡迎閲讀。
圖片來源 @視覺中國
文 | 四分儀 Quadrant
對于生活在城市裏的人來説，農業是一個既熟悉又陌生的詞。説熟悉，因為幾乎人人都知道這個詞，也明白農業生產的可敬與不易；説陌生，對于不在農業領網域工作的人來説，可能不太清楚行業中的具體情況，除了每天吃的米、菜、肉，好像農業與日常生活關系不大。但相信有一點是所有人的共識：農業的健康發展關乎國計民生。
近年來，關于農業產業化的讨論較多，農業產業化是指以農業為基礎，以市場為導向，以效益為中心，以科技為支撐，通過優化配置生產要素，實現種植、養殖、加工、銷售一條龍經營，提高農業效益和競争力。農業產業化的發展，使得農業生產更加規模化、集約化、高效化，同時也對農業技術提出了更高的要求。
農業機器人是農業科技的重要組成部分。工業和信息化部、教育部等 17 部門聯合印發的《" 機器人 +" 應用行動實施方案》提到要推進農業機器人相關工作。近年來，多個采摘機器人、農田除草機器人視頻在網絡走紅，也從側面説明農業機器人是很受關注的，具有較大發展潛力。
理想狀況下，農業產業化與農業機器人可以相互促進，共同推動農業發展。農業機器人可以提供更加精準、高效的農業生產方式，滿足農業產業化的需求，促進農業產業化的更新和轉型，實現更加智能化、自動化的農業生產。而農業產業化也可以為農業機器人提供更廣闊的發展空間，讓其更容易地從產品維度過渡到產業維度。
疊加世界局勢的多變及人類人口的增長等因素，不少機構對農業機器人的發展持樂觀态度。如 Tractica 提供的數據顯示，到 2024 年末，農業機器人的年出貨量估計将到達 594000 台。
那麼，農業機器人真的能如此快速增長嗎？沒有人能确切地做出論斷，但對一個事物回歸本源，永遠有助于人們看清它的真實面貌。
01 農業機器人的發展歷程
農業機器人的歷史可以追溯到 20 世紀初。其中發達國家在該領網域的研發工作較為領先，其相繼研制出了嫁接、扦插、移栽和采摘等多種農業生產機器人。這些機器人在農業領網域的出現和應用，為這些國家的農業自動化、精準化、智能化發展帶來了助力。
随着技術的不斷進步和發展，農業機器人逐漸經歷了從機械自動化到人工智能、機器視覺等新技術加持的轉變。例如，2007 年出現了能夠掃描果實并收集土壤、種子數據的 Ag Tracker 機器人；2012 年誕生了能夠在植物育苗室内移動盆栽樹苗的機器人收獲運輸車 HV-100 和能夠除去生菜土地裏多餘種子的機器人 Lettuce bot ……近幾年，各國相關研究工作也是如火如荼。
與國外相比，中國農業機器人研究與開發方面起步較晚，20 世紀 90 年代中期，國内才開始農業機器人技術的研發。
21 世紀初，随着中國經濟的快速騰飛，農業機器人的市場需求也進一步擴大。國家鼓勵企業和研究機構加強農業機器人的研究和產業化。這一時期，一些關鍵技術開始實現自主創新。這些技術的應用，提高了農業機器人的性能和應用範圍。
" 十三五 " 期間，政府加大了對農業機器人的資金投入，推動了農業機器人的廣泛應用和普及。這一時期，中國農業機器人的技術水平和產業化程度得到了進一步顯著提升。
如今，經過多年的積累和發展，農業機器人正逐漸成為中國現代農業發展的支撐力量之一。從種類上看，目前中國已開發出的農業機器人有：耕耘機器人、除草機器人、施肥機器人、噴藥無人機、蔬菜嫁接機器人、采摘機器人等。
02 農業機器人的分類
目前，主流的農業機器人能力覆蓋噴灑農藥、除草、施肥、采摘和播種等。
噴灑農藥機器人
噴灑農藥機器人用于向農田和果園等處噴灑農藥，以保護作物免受害蟲和病害侵擾。這類機器人通常配備先進的導航系統和各類傳感器，能夠自主導航并确定最佳的施藥路徑、監測土壤濕度、氣象條件和作物健康情況，從而實現精确的農藥施用。
國内外的許多公司都在研發和推廣噴灑農藥機器人，如極飛科技、大疆植保、岚江科技等。
除草機器人
除草機器人用于自動化消除雜草，方式多種多樣，如物理割除、化學除草、熱除草和機械挖除等。
物理割除指通過機器人配備的旋轉刀片或刷子，将雜草割除或拔除；化學除草方式涉及機器人噴灑除草劑以抑制雜草生長；熱除草方式通過機器人使用高温水或火焰來消滅雜草；機械挖除方式則使用機械臂或挖掘工具将雜草挖掘出。
目前，國内外比較知名的相關公司有 Agrobot、Weed-Tronic 等。
施肥機器人
施肥機器人專門用于自動化施肥，在大型農田、果園中最有施展空間。從事施肥機器人比較知名的公司有 Agrobot、GeoCorps、艾格慧元等。
采摘機器人
采摘機器人能精确檢測和辨别成熟農產品，通常擁有精密機械臂，可以輕柔地摘取作物。目前，國内外許多公司都在研發和推廣采摘機器人，其中比較知名的公司有 Agrobot、Aarhus Robotics、Cargill、悟牛智能等。
播種機器人
播種機器人是一類專為農田播種任務而設計的智能機器人，它們可以精确投放種子，确保均勻種植，提高作物產量和質量。
播種機器人能夠适應不同類型的農作物和土地條件，因此在小麥、玉米、大豆等作物的種植中都可發揮重要作用。比較知名的企業有 Fendt、John Deere、Agrobot、中聯重科等。
03 農業機器人的核心技術
傳感器技術：農業機器人需要具備感知周圍環境的能力，以便進行精準的決策和操作。傳感器技術是實現這一目标的關鍵，包括視覺傳感器、距離傳感器、重量傳感器等多種類型。
人工智能技術：農業機器人需要具備自主學習和決策的能力，以便适應不同的農業生產環境。人工智能技術是實現這一目标的關鍵，包括機器學習、深度學習、自然語言處理等多種技術。
控制技術：農業機器人需要具備精準控制的能力，以便實現高效的農田作業。控制技術是實現這一目标的關鍵，包括運動控制、路徑規劃、任務調度等多種技術。
機械設計技術：農業機器人需要具備可靠的機械結構，以便實現穩定的農田作業。機械設計技術是實現這一目标的關鍵，包括機構設計、材料選擇、制造工藝等多種技術。
不久前，初創公司 Earth Rover 開源了他家的割草機器人，硬體、軟體和算法，全部開源，令人敬佩。
04 農業機器人的主要價值
在論及農業機器人種類時，已稍稍提過其價值，此處再做系統梳理。
提高生產效率：農業機器人可以快速、準确地完成農田作業，大大提高了生產效率。
降低生產成本：農業機器人的使用可以降低人力成本，同時減少農業生產過程中的浪費。
提高農產品質量：農業機器人的精準操作可以減少人為因素對農產品質量的影響，提高農產品質量。
改善農業生產環境：農業機器人的使用可以減少農藥和化肥的使用量，從而改善農業生產環境。
05 農業機器人的痛點難點
技術挑戰：農業環境具有典型的非結構化特征，而且存在很多不确定幹擾因素，如光照條件多樣，刮風、下雨、風塵等天氣因素的幹擾，對農業機器人的适應能力提出了挑戰。此外，農業對象具有自身的特點，對機器人的對象識别 / 定位能力、靈活 / 柔性操作能力也提出了挑戰。
行為規劃問題：農業機器人在感知觀測、動作執行和協同配合等方面均存在一定的不确定性，對其多源不确定性條件下的高效、安全規劃問題提出了挑戰。
執行系統瓶頸：農業機器人執行系統在材料、構型、動力和控制等方面存在瓶頸，難以滿足作業任務需求。
投入成本高：農業機器人的研發、生產和維護都需要較高的成本，而農業生產的利潤較低，因此許多農民可能無法承受這些費用。
缺乏專業人才：農業機器人的應用需要專業的技術人才，而目前農村地區的技術人才相對較少，這也會限制農業機器人產業的發展。這是很容易理解的：即便懂得相關技術，但考慮到作業辛苦及家庭因素，很多從業者也不願深入田間地頭。
缺乏标準化和規範化：目前農業機器人的生產和使用缺乏統一的标準和規範，這可能會影響機器人的兼容性和互換性，從而限制了農業機器人產業的發展。
環境适應性問題：農業機器人需要适應各種不同的氣候、土壤和作物條件，這需要機器人具備較高的智能和自适應性。然而，目前的農業機器人技術水平尚未達到這一要求，這可能會限制機器人在實際農業生產中的應用。
法律法規問題：随着農業機器人技術的不斷發展，相關的法律法規問題也逐漸浮現。例如，在機器人造成損害的情況下，責任應由誰承擔？這需要建立健全的法律法規體系來保障農業機器人產業的健康發展。
與農村人文情況相适應的問題：農業機器人的落地，不光是個產品和產業問題。就像大學生村官必須适應農村的人際關系模式、形成有針對性的靈活的工作方法一樣，農業機器人的使用牽扯到方方面面，不是把機器往地上一放就行了。
此外，一個現象是，在中國這個農業大國，72% 左右的農業機械化率中，多為傳統機械，缺乏人機互動、機務互動、機器間的互動，科技水平還有待提升，農業機器人也還有很大開拓空間。
06 明天在哪裏？
未來，農業機器人會進一步向多功能、個性化、綜合型、更普及的方向發展。即能播種的機器人還能巡檢、撒農藥的機器人也會采摘、田間地頭到處是農業機器人勞作的場景……這背後，是環境感知、自主導航、精準控制、能源和續航能力等關鍵技術的提升。尤其是中國，農業工作需求多樣、應用場景復雜，不同地區的生產環境和作物種類各不相同，需要針對性、定制化地進行農業機器人的研發生產。
但不管怎麼説，農業機器人是農業產業的科技明珠，是信息技術和工業文明結合的產物。道阻且長，假以時日必然會給農業產業化乃至人類生存延續帶來更大價值。畢竟，人類一切發展的基礎在于填飽肚子。而人類歷史上最早的未雨綢缪，正是在還沒挨餓時，就提前儲存了一批工具和糧食。
