机器人正在让农业发生深刻变化.pdf

农机市场2023 10市场纵横在快速发展的技术环境中，农业部门正在经历农业机器人所带来的深刻变革，这些复杂的机器正在重新定义我们的种植、收获和作物管理方式。随着世界人口的持续增长，对可持续和高效粮食生产的需求变得比以往任何时候都更加重要，农业机器人正在成为现代农业的改革先锋。本文将探讨农业机器人的出现是如何彻底改变农业的。农业机器人，包括全自动和半自动机器人，应用范围包括种植、除草、收割和监测作物等各个作业环节。随着人工智能、机器学习、传感器技术和机器人技术的不断进步，农业机器人的开发和实施将越发广泛。农业机器人改变农业生产的主要方式之一是通过精准农业技术。如果机器人配备了传感器和摄像头，就可以在一分钟内监测作物，评估水分、土壤质量和病虫害等因素。这种数据的应用使农民能够随时随地科学使用水、化肥和农药等，通过优化资源配置，精准农业不仅提高了作物产量，还减少了浪费和对环境的影响。此外，农业机器人解决了劳动力减少的问题，并在减少工资支出的同时提高生产效率。为了提高作物产量，先进的机器人系统倾向于收获作物，以及收集农场数据。随着农业机器人在许多农场的普遍应用，2023 年，市场规模预计将达到 153 亿美元。这些机器的功能令人印象深刻，但它们不可避免地导致人们的担心：机器人将取代剩余的农场工人。农业研究员乔纳森吉尔博士说:“这些工作岗位已经失去，实际上，我们正在努力提高农场工人的技能水平，他们将成为监督自动驾驶车辆的车队经理。”在农业行业，劳动力短缺变得越来越普遍，农业机器人正在填补这一空白。这些机器可以不知疲倦地不间断地工作，对于种植和收获等劳动密集型工作来说，它们当之无愧。在机器人的帮助下，农民可以提高生产力，减少他们对人力的依赖，特别是在偏远地区。农业机器人在几个方面为农业的可持续发展做出了贡献。通过有针对性的应用，减少对农药和化肥等化学投入品的用量，这有助于最大限度地减少农业生产对环境的影响，此外，这些机器人提供的精确控制和监测有助于土壤的良好保持。随着全球社会面对气候变化和资源短缺的挑战，可持续农业将至关重要，农业机器人是应对这一挑战的关键组成部分。自动化是现代农业变革的重要驱动力，农业机器人处于这一转变的最前沿。自动机器能够以惊人的精度执行复杂的任务，例如除草和种植，这些机器人可机器人正在让农业发生深刻变化阴S K Ali农机市场2023 10市场纵横以全天候工作，适应不断变化的天气条件和作物生长阶段。因此，农民可以在操作中实现更高的效率和一致性，从而提高作物质量和产量。农业机器人收集的数据不仅可以为农业决策实时提供信息，还有助于长期规划和优化。农民可以分析历史数据以确定趋势，并在作物选择、轮作和整体农场管理方面做出明智的选择。这些应用数据有助于现代农业的可持续性和盈利能力。在农业机器人领域，对具有先进搬运能力的机器人平台研究是必要的，特别是那些具有交互或触觉特征的机器人平台，例如用于采摘水果的机器人平台。当使用包括地面和空中飞行器在内的“多模式”平台时，人工操作员可以借助“天空之眼”来观察和规划任务，这些平台还为其他平台提供有针对性的协助和情报。协作行为对于大规模耕地和水果作物是有利的，因为任务可以同时执行，从而实现规模经济。考虑到肥、水和土壤碳含量等问题，土地管理尤为重要，因此，使用包括机器人在内的远程平台进行复杂的传感和土壤管理将变得越来越可能。此外，可以通过使用机器人进行牲畜管理，机器人已经在自动挤奶站开始使用，并且在田地、谷仓、大棚、水产养殖场中有潜在的用途。尽管完全自动化经常被视为技术进步的最高水平，未来的农场系统可能看起来与现在的农场系统有很大的不同，但只有极少数的超级大公司能够负担得起完全自动化带来的停机时间。因此，为了实现这一长期愿景，有必要从目前的农业实践中逐步改变，要做到这一点，大多数农民将需要能够与现有系统一起实施的自动化技术。目前，一些新的机器人技术已经达到或接近人们所需要的可靠性和成本效益，但是，在水果收获方面的传感、操控和柔性机器人的基础研究仍然需要改进。为了提高生产力和改善食品质量，人类和机器人必须共同努力，至少在短期内是这样。目前市场上有很多相当实用的平台，它们可以与人类工人一起使用，然而，需要做更多的努力来完成人机交互和协作程序的开发。因此，短期和中期所需的大部分研究应侧重于减少“向自动化过渡”，随着电气化技术的成熟和市场准备就绪，集成系统可能在未来几年内成为新宠，这受益于人机协作与自动化。在不久的将来，农业机器人的进展可能取决于对现有农业机械的改进，例如，人工驾驶的拖拉机可以挂载一系列机器人机具在田间除草或选择性收割。对于农业机械制造商来说，这一方向也将使新产品的开发成为可能，这些新产品可以弥补当前柴油动力农机具和即将到来的机器人系统之间的差距。现代机器人的优点是能够制造低成本、便携和智能的部件，高质量的摄像头和嵌入式处理器可以以极低的成本集成到各种平台上，因为它们在消费电子产品中的使用越来越多，包括移动电话、游戏机和笔记本电脑和平板电脑等。由于材料和制造工艺的进步，如增材制造和先进复合材料，机器人平台的开发和部署变得越来越便宜，它们与传统的制造过程或供应链是分开进行的。广泛的技术将使农业机器人过渡到田间。有些技术需要专门为农业开发，而有些已经为其他领域开发的技术可以适用于农业领域，例如自动驾驶汽车、人工智能和机器视觉。前面，我们简要回顾了从硬件到软件、多机器人系统和人机系统的各种技术的现状、机会和好处。农机市场2023 10市场纵横农业平台可以是特定领域或特定任务的机器人，这些机器人被设计用于在特定领域对特定作物执行特定任务，而通用平台被设计可以用于在不同领域执行多项任务，两者都可能发挥重要作用。由于不同的农场通常具有不同的基础设施，早期的机器人可能只能在一个特定的农场操作，或者只能在有限的范围内跨越不同的农场。与目前的农用自走式机具一样，我们可能会看到适应特定任务的机器人组合，以及能够执行多种不同任务的多用途机器人的出现，类似于现代拖拉机挂载多种机具的无数案例。一个共同的挑战是，目前大多数机器人平台在泥泞地、雨雾天、低温和高温天气等条件下都不太适应，例如，目前大多数机械手都没有配备处理温度和湿度的功能。农业机器人需要在具有挑战性的动态和半结构化环境中移动。地面机器人需要在不平坦、不均匀、泥泞的土壤上行驶，而飞行器需要在不同的天气条件下长时间运行。目前的农业机器人主要是通过借鉴其他领域的技术（如无人机）或作为现有平台的附加组件（如自动拖拉机）来设计的，因此，它们可能没有完全针对其任务进行优化，或者可能保留现有平台的一些限制。无人机可以使用多旋翼或固定翼飞行（前者具有精确的位置，后 者 具 有 延 长 的 飞 行 时间），而地面平台需要能够在温室的轨道上和混凝土地板上，或在多层隧道的砾石或草地上，或在开阔田地中的极其泥泞和困难地形上行驶。因此，我们将看到各种各样的机器人以不同的方式被开发出来。与拖拉机相比，这些机器人非常轻，但由于机器人（或自动拖拉机）要执行更多需要能量的任务，机器人的尺寸和重量也在增加。如今，大多数农业机器人依靠电池和电动机运行，未来的发展将取决于电池技术的发展，但在可预见的未来，我们可能会在该领域同时看到电动引擎和内燃引擎。长期的技术愿景包括新一代智能、灵活、稳健、兼容、互联的机器人系统，与农场和农产品加工厂的人类同事无缝合作。多模式、可交互操作的机器人系统将与现有的农业食品加工系统一起组合并协调工作，这些技术将支持农业的可持续和集约化，并推动整个食物链的制造业的生产力。未来的农业机器人系统将部署人工智能和机器学习技术来提高自身的生产力。同时，研究粮食生产的新模式，包括垂直农业等领域的创新，将进一步有助于解决农业的可持续和集约化问题，保护环境、食品质量和安全健康。当然，一切转变都需要让经济效益明显提高，这一直是农业领域变革的主要动力。农业机器人正在引领一个精准、高效和可持续的时代，从而彻底改变农业。随着世界面临不断增长的人口，同时最大限度地减少农业对环境的影响，这些机器被证明是现代农民不可或缺的工具。随着科学技术和机器人技术的不断进步，农业机器人在农业中的作用只会扩大，将为全球粮食生产的更可持续和更高效的未来做出贡献。虽然最初进入市场的速度较慢，但农业机器人将以较快的速度开始转型变革。对专注于农业机器人的公司投资正在激增，而到 2050 年，世界人口将达到100 亿，这种投资没有放缓的迹象。世界的未来取决于我们用更少的资源养活更多人的能力，而机器人和自动化是成功的关键。姻（作者系印度 农业机械 杂志主编）