近十年來，隨著硬件成本降低及新技術(shù)的出現(xiàn)，以及各類創(chuàng)業(yè)扶持項(xiàng)目的開展，日本設(shè)施采收機(jī)器人迎來了新的發(fā)展高峰。目前，日本采收機(jī)器人的研發(fā)理念為：以農(nóng)機(jī)農(nóng)藝結(jié)合為基礎(chǔ)簡化作業(yè)環(huán)境，使用廣泛商業(yè)化的視覺系統(tǒng)降低成本；以深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為代表的人工智能技術(shù)為加速劑，與企業(yè)聯(lián)合研發(fā)直面消費(fèi)者市場。采收機(jī)器人目前的發(fā)展呈現(xiàn)出以下趨勢。

（1）新作業(yè)模式。針對瓶頸問題，小型化輕便化的采收機(jī)器人是其中的一個重要趨勢，也是近年來日本初創(chuàng)公司開發(fā)的采收機(jī)器人的特點(diǎn)之一。近幾年，國際上涌現(xiàn)出一批具有性能優(yōu)異和商業(yè)化潛質(zhì)的小型化輕量化采收機(jī)器人。以草莓采收機(jī)器人為例，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)Yu等開發(fā)的草莓采收機(jī)器人針對壟作草莓，其使用的深度學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)識別草莓成功率可達(dá)到94%。比利時魯汶大學(xué)與初創(chuàng)公司合作開發(fā)了一款輕量小型化的草莓采摘機(jī)器人，其定位系統(tǒng)采取了精度為10 cm的超寬帶頻（Ultra-Wide Band，UWB）模塊使其可以自主在溫室內(nèi)移動。挪威生命科學(xué)大學(xué)Xiong等開發(fā)的針對高架草莓的采收機(jī)器人重量為120 kg并實(shí)現(xiàn)了超過60%的采收成功率。為提高作業(yè)效率，雙機(jī)械臂同時執(zhí)行采摘工作也是采收機(jī)器人的發(fā)展趨勢之一。此外，隨著無人機(jī)技術(shù)的發(fā)展，無人機(jī)技術(shù)有在溫室內(nèi)采收果蔬的潛質(zhì)。相較于傳統(tǒng)地基采收機(jī)器人平臺，無人機(jī)具有移動速度更快、便于垂直作業(yè)等優(yōu)點(diǎn)，以色列Tevel Aerobotics Technologies公司將機(jī)械臂移植于四旋翼無人機(jī)上，實(shí)現(xiàn)了基于無人機(jī)平臺的果蔬采收，但是無人機(jī)平臺也對末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)的重量有著嚴(yán)格的要求，且風(fēng)場對果蔬的影響限制了無人機(jī)平臺的應(yīng)用范圍。

（2）新技術(shù)的應(yīng)用。近年來人工智能算法得到了大力發(fā)展，因其快速高效且性能有超越傳統(tǒng)果蔬識別系統(tǒng)的能力，在采收機(jī)器人方面產(chǎn)生了較大影響。點(diǎn)云圖與深度學(xué)習(xí)的融合算法可以將果蔬識別的時間縮短至毫秒水平，并以此制定采收決策。點(diǎn)云圖和同時定位與地圖構(gòu)建（Simultaneous Localization and Mapping，SLAM）融合技術(shù)可以將果蔬的空間分布通過多角度點(diǎn)云圖重建，并在復(fù)雜作物重疊的情況下判斷合適的采收順序和采摘點(diǎn)位。隨著芯片算力的提升，具有大數(shù)據(jù)量的點(diǎn)云數(shù)據(jù)技術(shù)不再受限于芯片算力的限制，可以有助于計(jì)算機(jī)理解采收作物的空間關(guān)系。在機(jī)身材料方面，碳纖維復(fù)合材料可以在保證強(qiáng)度的同時減輕機(jī)體的重量從而實(shí)現(xiàn)小型輕便化。末端執(zhí)行器方面，仿生及軟體機(jī)器人技術(shù)可以大大提升采收機(jī)器人的性能表現(xiàn)。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和通訊技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用，使用手機(jī)控制和監(jiān)測采收機(jī)器人的工作狀況，可以使采收機(jī)器人的使用更為便捷。

（3）多功能化。多功能化也是采收機(jī)器人發(fā)展的重要趨勢，包括一機(jī)多用和一機(jī)多功能。一機(jī)多用即單個采收機(jī)器人可以針對多種果蔬進(jìn)行采收，實(shí)現(xiàn)全年全時段工作。一機(jī)多功能是指單個采收機(jī)器人可以完成采收、分級、包裝等多個功能。對于夜間工作的采收機(jī)器人，果蔬的識別需要額外的光源，例如紫外光可以用于果蔬識別和品質(zhì)檢測，在原有采收系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，只需添加紫外線光源，便可構(gòu)建基于熒光物質(zhì)的果蔬品質(zhì)檢測系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)采收的過程中對果蔬品質(zhì)進(jìn)行分級或進(jìn)行成熟度的判斷。

新技術(shù)的涌現(xiàn)及商業(yè)化模塊的應(yīng)用將會讓采收機(jī)器人變得更高效、廉價、輕巧。隨著科學(xué)問題被逐漸攻破，采收機(jī)器人的商業(yè)化未來可期。

日本采收機(jī)器人的研發(fā)在20世紀(jì)90年代迎來了第一波高峰，其強(qiáng)調(diào)通過農(nóng)機(jī)農(nóng)藝的結(jié)合使采收機(jī)器人工作環(huán)境更為簡單，減少不必要的干擾。近年研發(fā)側(cè)重于研究機(jī)構(gòu)與企業(yè)的合作，然而眾多采收機(jī)器人成果卻沒有成功的商業(yè)化。盡管有農(nóng)協(xié)合資、政府補(bǔ)助、銀行低息貸款等輔助措施，農(nóng)民購買使用采收機(jī)器人的意愿仍比較低。隨著大田無人農(nóng)場的應(yīng)用，設(shè)施農(nóng)業(yè)無人農(nóng)場成為重要的研發(fā)方向。縱觀日本設(shè)施農(nóng)業(yè)采收機(jī)器人的發(fā)展，對中國相關(guān)科研與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的啟發(fā)如下。

（1）提升政府支持力度，建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化溫室和采收機(jī)器人作業(yè)示范溫室。建立健全采收機(jī)器人等設(shè)施農(nóng)業(yè)智能裝備的資金補(bǔ)助，將采收機(jī)器人納入農(nóng)機(jī)購置補(bǔ)貼。鼓勵銀行推出針對設(shè)施農(nóng)業(yè)智能裝備的低息貸款。日本相對標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)施農(nóng)業(yè)面積為50 m×10 m，通過在壟間設(shè)置軌道的方式，使不同智能裝備可以在軌道上行走工作。標(biāo)準(zhǔn)化溫室的建立，可以使研發(fā)的采收機(jī)器人在不同溫室間也可工作，同時標(biāo)準(zhǔn)化溫室有助于降低成本。在標(biāo)準(zhǔn)化溫室的基礎(chǔ)上，建立采收機(jī)器人示范項(xiàng)目，通過將研發(fā)中的機(jī)器人引入到實(shí)際溫室的作業(yè)條件下，改進(jìn)采收機(jī)器人的性能，促進(jìn)采收機(jī)器人的發(fā)展。

（2）針對科學(xué)問題的關(guān)鍵技術(shù)展開科研攻關(guān)。根據(jù)中國設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，針對設(shè)施農(nóng)業(yè)采收機(jī)器人制訂發(fā)展規(guī)劃，確定主攻方向和主要科研攻關(guān)重點(diǎn)，堅(jiān)持農(nóng)機(jī)農(nóng)藝結(jié)合，鼓勵企業(yè)與科研機(jī)構(gòu)聯(lián)合申報(bào)科技攻關(guān)并推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。推動溫室內(nèi)定位導(dǎo)航系統(tǒng)的發(fā)展，將“室內(nèi)GPS”作為標(biāo)準(zhǔn)化溫室的基礎(chǔ)設(shè)施之一。科研人員可以將先進(jìn)的理念和技術(shù)與企業(yè)的產(chǎn)品化技術(shù)結(jié)合，推出符合農(nóng)民需求的設(shè)施農(nóng)業(yè)采收裝備。在經(jīng)費(fèi)支持、科技成果轉(zhuǎn)化和知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)等方面給予科研人員相應(yīng)的扶持。

（3）強(qiáng)化人才培養(yǎng)。優(yōu)化人才培養(yǎng)的機(jī)制，推進(jìn)設(shè)施農(nóng)業(yè)智能裝備研發(fā)等相關(guān)人才的培養(yǎng)與儲備，推動多學(xué)科交叉的復(fù)合型人才發(fā)展，建設(shè)“設(shè)施農(nóng)業(yè)工程”學(xué)科群及相關(guān)綜合實(shí)驗(yàn)室。搭建國際交流平臺，推動不同國家智能采收裝備科研工作者的交流。舉辦采收機(jī)器人比賽，通過模擬場景和實(shí)際溫室作業(yè)，促進(jìn)學(xué)生對農(nóng)業(yè)機(jī)器人的興趣。

（4）創(chuàng)新銷售模式，鼓勵合作社發(fā)展。鼓勵企業(yè)以租代購，可以根據(jù)果蔬收貨量來決定采收機(jī)器人收取的費(fèi)用，降低采收機(jī)器人的一次性投入費(fèi)用。推動合作社發(fā)展，鼓勵合作社使用設(shè)施農(nóng)業(yè)采收機(jī)器人提高作業(yè)效率，節(jié)省人力成本。

更多干貨、市場分析、重磅案例、實(shí)戰(zhàn)課程歡迎訂閱 [農(nóng)業(yè)行業(yè)觀察]公眾號：nyguancha

文章：10880 篇

瀏覽：37190 次

代表文章

農(nóng)俠會：三農(nóng)領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)社群（資源對接、案例分享、線上課程、線下活動）

【政策解讀】2021鄉(xiāng)村振興政策解讀（最全）

從快遞到農(nóng)業(yè)，且看順豐布局農(nóng)村的變與不變

【鄉(xiāng)村振興案例】國家推行鄉(xiāng)村振興千萬工程的六大路徑和十大典型案例

國家“十四五”規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要（農(nóng)業(yè)農(nóng)村領(lǐng)域節(jié)選）

中化化肥舉行2024“邁優(yōu)伴”領(lǐng)航行動啟動會

【政策解讀】玉米大豆是重點(diǎn)！新一輪千億斤糧食產(chǎn)能提升行動方案發(fā)布

【政策匯總】2023農(nóng)業(yè)政策大匯編（建議收藏）

2024生態(tài)農(nóng)業(yè)新質(zhì)生產(chǎn)力產(chǎn)業(yè)發(fā)展大會暨茂盛生物成立十五周年慶典成功舉辦

AI賦能農(nóng)業(yè)發(fā)展向“新”提“質(zhì)”，中國移動助推鄉(xiāng)村振興智啟新章