被看好的农业机器人市场

文｜《农经》特约记者 林苒

在当前的农业生产中，人工成本已经超过整体成本的一半。在这种背景下，如何降低人工成本逐渐成为农业生产关注的热点问题。

日前，中国工程院院士、国家农业信息化工程技术研究中心主任赵春江在2019 世界机器人大会上表示，智能化的农业农机装备为提高农业生产效率指出了一条路。从长远看，农业机器装备发展到一定程度就会衍生出农业机器人。农业机器人可以全部或部分替代人或辅助人高效、便捷、安全、可靠地完成特定的、复杂的生产任务。

农业科技在过去五年间快速发展，农业机器人早已不再局限于约翰·迪尔（John Deere）的智能拖拉机和农业无人机。北美和欧洲在精准农业和农业机器人的使用方面处于世界领先水平，但亚太地区（主要是中国和印度）也在快速增长。8 月21 日，2019 世界机器人大会主论坛开幕，其中“WRC2019——机器人农业应用专题论坛”于22 日举办，来自世界各地的机器人产业大咖共同聚焦机器人产业变革时代下的机遇和挑战。欧洲机器人协会主席贝恩德·利珀特说，机器人应用场景不局限于工业，如今已向农业等领域不断扩展，同时推动着各个行业的转型升级。此外，随着5G以及智慧农业的发展，将提供一个更大的平台，使机器人与5G 在农业领域碰撞出更大的火花。

农业机器人市场潜力巨大

联合国预测，到2050 年，世界人口将从目前的76 亿增加到98 亿。从这个角度来看，全球丰收倡议组织（GHI）预计，世界粮食生产国将需要增加70%的产量，以适应人口增长。此前GHI 数据曾显示，从2005 年到2019 年，农业就业人数预计减少5800 万人，减少了11%的农业劳动力。在这样的情况下，农业机器人也将拥有十分巨大的市场发展潜力。

这同时也对我国现代农业的发展提出了更高的要求，农业机械设备升级换代蓄势待发，国内对于自主研发的农用机器人的需求已十分迫切。中国工程院樊邦奎院士表示，我国现有农业存在化肥农药利用率较低、环境污染严重等诸多痛点问题，而农业智能装备的开发和利用则可以有效地解决上述问题，因此机器人将在农业领域大有作为。

赵春江院士表示，我国与发达国家水平差距明显，如农牧业工艺与机械设备结合得不够紧密，国内稳定性、故障率、易用性等指标不理想，生产成本较高，生产效率偏低，智能化程度不高，核心算法的差距显著。未来的农场将是无人农场，将会需要大量的农业机器人，国内很多单位在探讨无人农场，也建设了无人农场的示范。

赵春江院士介绍说，农业机器人目前已成为世界热点。2017—2021 年期间，人工智能在农业中应用的年复合增长率为22.68%。2016 年为27.6 亿美元，预计2020 年为111 亿美元，2025 年为308 亿美元，主要包括农业无人机、无人拖拉机、智能收获机、智能除草机、挤奶机器人、农业自动化与控制系统等。农业机器人的广泛应用是人工智能农业领域市场快速发展的重要因素。

机器人和自动化技术有潜力大幅提高作物质量和产量，减少化学品使用量，解决劳动力短缺问题，并有助于小型农业经营的经济可持续性发展。这些因素正在推动整个劳作流程对机器人的强烈需求，包括种植、修剪、除草、取放、分拣、播种、喷洒、收获和材料处理。而无人机将在农业机器人中占据主导地位，其次是无人驾驶拖拉机、物料管理机器人、土壤管理机器人和奶场管理机器人。

农业机器人市场在过去几年经历了快速发展，目前也已经涌现出大量成熟或初创企业进行开发、测试，研发能执行各种任务的农业机器人系统。农业机器人目前的主要应用领域包括无人驾驶拖拉机、无人机、物料管理、播种和森林管理、土壤管理、牧业管理和动物管理等。

而且随着大数据及技术支撑型农业的兴起，未来还将有越来越多的农业机器人开始出现在大众的视野中。拥有先进人工智能（AI）技术和内置分析系统的机器人正被广泛应用于各种场合。从农作物和牛群的管理，到奶牛管理、土壤监测和整体农业产量优化等。在这些技术的辅助下，农业生产可以实现可持续发展。除了农业无人机和GPS 驱动的智能拖拉机外，挤奶机器人、无人驾驶喷射直升机和物料管理系统也越来越受欢迎。对水资源的管理和灌溉是农业机器人带来可观收益的另一个领域。此外，还有“智能收割机器人”，以及用于农场库存管理的“智能”工具。简而言之，机器人正在对“数字农场”这一概念进行重新定义。

农业机器人的应用领域

作物的微观监测。在美国，农场的平均规模是444 英亩（这个数字在过去的几十年里一直相对稳定）。因而，对大型农田进行人工监测变得尤为困难，也增加了更多与农业相关的不确定性因素。为了降低这种风险，农业机器人和无人机就可以发挥它们的作用了。它们通常可以利用强大的传感器和测绘技术，为农民们带来全面、实时的作物信息。部分农业机器人可以非常接近地面作物，以便传递非常微观的作物信息。目前，一些公司已经开始着手提供成套的农业硬件和软件分析工具。

微型喷洒和除草。对于大型农田来说，传统手工喷洒农药和除草过于耗时，而且容易过度使用化学物质，造成浪费，还可能对环境产生不利影响，微型喷洒和除草机器人在这方面显得很有优势。用于除草的农业机器人配备了先进的计算机“视觉”，可以准确识别受杂草侵害的区域，并在这些区域喷洒所需用量的除草剂。在某种程度上，这减少了除草剂的使用，也帮助农民减少了不必要的开支。此外，农民们还可以使用机器人来发现和铲除杂草（而非在杂草上喷洒化学物质清除）。每台农业机器人利用自动除草技术平均可以杀死约90%的害虫，同时节约75%的农药使用量。

无人机和传感器的使用。到2017 年1 月，全球农业无人机市场的价值已经升至3250 万美元。土地测绘、农田害虫探测和一般的作物检查等是无人机广泛应用的主要领域。或许在不远的将来，无人机就能“互相沟通”并实现“团队合作”，例如，深度的农作物处理、灌溉管理和除草。在智能农业生态系统中，传感器始终都起着至关重要的作用。例如，土壤湿度传感器可以持续跟踪土壤状况（例如湿度水平等），将数据发送到云端网络，并提醒农民适时进行灌溉。因此，水资源浪费也减少了。

更有效地采摘、分类和收割。目前专用于采摘和分类“无核小果”的应用程序已经开始进行测试和部署，这些应用程序通常具有这项工作所需的手工灵巧度（而小麦和玉米等作物可以很容易被收割机收割）。配备有真空清除机制和计算机视觉（这样对作物本身或果实都不会造成任何损害）的自动苹果采摘机器人开始进入人们的视野，预计它们将在未来几年内成为绝对的主流。

种植和播种。2016 至2017 年，印度近16%的水果和蔬菜产量流失，谷物的浪费率也高得惊人。实际上，很多浪费仅仅是由于农民使用过时的播种方法而造成的。拥有高尖端地理测绘功能的农场机器人可以有效防止这种问题。这些农场机器人能够准确地确定所有相关的土壤特征，从而使种子在正确的时间播撒在正确的位置。它们还可以为苗圃自动化提供动力，确保对所有的温室培植进行优化，比如盆栽、播种和仓储。精确播种，在某种程度上，就是让作物从种子到最后成熟收割的可能性最大化。随着全球城市化的快速发展，农业机器人正帮助创建、管理和维护室内农场（在城市环境中）。

山东省邹平县明集镇亿农家园植林专业合作社农民遥控植保机器人进行喷药作业

虽然应用前景广阔，但农业机器人行业仍然存在问题。在实际应用方面，缺乏统一有效的监管对设备制造商和农民来说都是一个大问题。而且机器人的定位精度有待提高，农场机器人对人类和环境的安全系数是一个未知数，万一发生意外事故的话，责任划分将很麻烦。而且为了进行准确的分析，例如在采摘前确定水果的成熟度，机器人需要考虑温度波动和光线变化等外部因素，安装和部署农业机器人需要较大的投资，除非技术得到改进，否则它们将无法提供物有所值的服务。如今，农业机器人在作物信息、动植物生理、生态感知传感器等方面存在很多壁垒。此外，农业机器人的机电液伺服控制软硬件技术过度依赖于工业机器人,以及农业机器人与农艺融合困难等问题都制约农业机器人的快速发展。

农业机器人未来可期

农业机器人的问世，是现代农业机械发展的结果，是机器人技术和自动化技术发展的产物。农业机器人的出现和应用，改变了传统的农业劳动方式，促进了现代农业的发展。在新的农业生产模式和新技术的应用中，农业机器人作为新一代智能化的农业机械必将得到越来越广泛的应用。

根据市场咨询与研究机构Tractica 的一份最新报告，未来几年，全球农业机器人的出货量将快速增长。从2018 年的每年约6 万台增长到2025 年的72.7 万台。无人机将在农业机器人中占据主导地位，其次是无人驾驶拖拉机、物料管理机器人、土壤管理机器人和奶场管理机器人。Tractica 预测，到2025年这类机器人的全球市场价值将达到879 亿美元。

资深 分析师格 伦· 桑德 斯（Glenn Sanders）表示：“机器人和自动化技术有潜力大幅提高作物质量和产量，减少化学品使用量，解决劳动力短缺问题，并有助于小型农业经营的经济可持续性发展。这些因素正在推动整个农业流程对机器人的强烈需求，包括种植、修剪、除草、取放、分拣、播种、喷洒、收获和材料处理。”

有学者曾提到，第四次工业革命，会是以人工智能、清洁能源、机器人技术、量子信息技术、可控核聚变、虚拟现实以及生物技术为主的技术革命。

国际分工的发展，使社会劳动得到了节约，劳动生产率也得到了提高，但农业的地位始终是贯穿从第一次到第三次工业革命的，机器人和相关机械化也最后会回到农业。

无法否认，机器人技术的发展是大势所趋，机器人技术的发展会影响到任何行业。除了提高效率，机器人还能确保流程和产品的效率和有效性，减少滞后时间和增加产量。

同时，对安全可靠的食物供应的信心也是人类的基本需求。但人口增长、劳动力短缺和土地退化威胁着可持续发展，这使机器人相关技术和人工智能面临新挑战。而3D 视觉和人工智能的突破，无疑能够在农业领域更加具有可操作性。

总之，机器人+视觉系统就是食品种植的未来，而人工智能正在推动这一进程。