农业机器人在农业自动化领域的应用

赵庆江

摘要：农业机械和智能机械在农产品种植加工中的应用已经实现了先进技术和农业生产模式的高度结合，这不但降低了人的工作强度，提高了生产效率，而且促进了农业机器人的研发和推广。本文先探讨了农业机器人在农业自动化领域的应用，列举了采摘机器人、嫁接机器人和药液喷洒机器人的应用现状，然后对农业机器人应用的关键技术进行了分析，最后对农业机器人技术的发展趋势和应用前景进行了展望。

关键词：农业机器人;农业自动化;应用

1农业机器人在农业自动化领域的应用

1.1农业机器人在采摘作物方面的应用

首先，专业采摘西红柿的机器人，其主要是由执行装置，操作臂和视觉检测装置组成[1]。其中的彩色摄像装置用于视觉检测来选择成熟的果实。由于机器人的手臂设计的很长，所以可操作的范围比较广，因而它可以有效的避开障碍物。同时，为了避免机器人在采摘过程中损坏果实，机器人的端部的执行装置还设置有柔软的衬里，并且安装有相应的压力传感装置，使得机器人能够高效的采摘西红柿。在采摘过程中，机器人根据光传感器和反射器，可以自动确定西红柿的采摘时间，西红柿的采摘时间持续大约1.5s左右，采摘的成功率约为80%。其次，苹果的采摘。采摘苹果的机器人是有一个大约固定的设计尺寸的，其采摘的空间大约为5m2，主要是由1個移动关节和3个旋转关节组成。这种机器人通过电光传感设备来识别果实是否成熟，其辨别成功率在88%左右。并且，这种农业机器人还安装了果实的收集装置，不仅减少了水果的采摘损伤，还使得水果从采摘到售卖的时间间隔大大减小，保持了苹果的新鲜度[1]。采摘机器人的操作流程如图1所示。

1.2农业机器人在作物嫁接方面的应用

农作物嫁接方面的农业机器人，目前使用范围最广、使用频率最高的农业机器人之一是日本的TGR嫁接技术研究院研发的一款专门用于各类作物执行嫁接工作的农业机器人。对于农作物而言，嫁接一般会经历切割、连接以及拣选3个主要过程。嫁接类的农业机器人采用的是全自动模式，也就是说从幼苗的挑选，开始便已经实现了自动化，其可以自主对适合嫁接的幼苗进行检测，如果发现有缺陷或者其它不合适的幼苗，农业机器人会直接将其排除在外，因此，由农业机器人完成嫁接工作的成功率是非常高的[2]。

1.3农业机器人对作物喷洒方面的应用

一般情况下，在喷洒农作物方面使用到的农业机器人是依靠传感器接收的电磁信息来开展作业的，其在喷药的过程中，电流需要经过按照特定规则布好的电缆，并在其附近形成特定的电磁场。这样一来，喷洒农作物的农业机器人便可以实现对农作物的全范围喷洒，确保操作范围内的所有农作物都可以接收到药物的帮助。除此之外，喷洒农作物的农业机器人都会安装一个超声波传感器和一个接触感染系统，其不仅可以智能地判断方向，判断喷洒作业是否要进行拐弯或转向，而且可以有效检测周围一定范围内的情况，一旦发现周围存在障碍物，就会停机喷洒。在与障碍物的接触时，传感器会自动发出警告信号并执行相应的保护措施，同时也可以人工手动按下位于机器人两侧的手动按钮实现人工手动操作停止。

2农业机器人在应用中的关键技术

2.1数据结合技术

在农业农业机器人应用过程中，，其系统导航定位、目标识别等的智能化水平相对较高。因此，对智能技术要求比较严格。在这种情况下需要充分收集各种传感信息，同时要对传统的经验知识进行有效总结。这样才能对农业生产环境数据信息进行综合分析以及研究，为机器人的设计与研发提供良好的参考依据。在农业农业机器人设计应用过程中对数据结合技术以及信息化技术的应用可以快速提高系统分辨率以及稳定性，提高测量空间维度，有利于扩展农业智能化机器人的活动范围，保证机器人在实际应用过程中操作系统可以充分适应不同的环境条件，从而提高农业机器人的应用水平。

2.2线路规划与导航技术

农业农业机器人在实际运行与工作期间，通常需要对自身的运行线路、被遮挡的处理目标以及其他运行期间的机器人等进行全面良好的感知，这也是农业机器人良好完成群体运动、定位以及各种工作的主要前提。现阶段，农业农业机器人使用GPS定位技术，使得定位精准度在厘米级别，同时在路标检测、陀螺仪、CCD摄像设备以及地图等信息检测方法的运用，也使得农业农业机器人的工作环境定位以及移动感知等信息具有较强的共享性质。CCD摄像设备与定位感知系统的迭代计算量虽然相对较大，但其感知信息量也较为丰富，可有效促进工作环境的完善，进而促进设备硬件成本的降低，可在各种工作环境中进行使用。

2.3信息共享技术

在农业机器人运行时，摄像设备以及定位感知系统可以感知农业生产环境的具体情况，并将感知到的信息上传到主控制装置，主控制装置对信息进行处理后，及时将处理后的信息反馈给机器人操作端。这样能够根据工作环境的具体情况对机器人进行有效控制，提高机器人运行效果。农业农业机器人在应用过程中感知的信息量比较丰富，能够促进工作环境的完善发展，有利于降低设备硬件成本，提高农业机器人对不同环境的适应性。

3农业机器人技术的发展趋势和应用前景

现代电子技术的不断进步与发展，促进了农业机械化智能化的不断发展进步，农业机器人在农业领域的出现，极大地解放了人类劳动力，是农业技术上的一大突破，有利于我国农业方面的大面积种植管理措施[3]。随着经济的不断发展，也对农业方面增加了许多无形的压力，社会的进步也需要农业生产力的加强配合。由此，农业生产率、劳动效率等都需要随之提高。受这种社会氛围的影响，智能的农业机器人随之出现，辅助我国农业方面更好的发展生产。另外科技的飞速发展可以减少农业农业机器人的使用成本，而使用性能却可以不断提升，因此农业不断智能化的发展可以为我国社会带来巨大的经济效益，其发展前景也是广阔深远的。在不久的将来，我国农业生产的规模和模式一定会发生极大改革变化，对农业智能化操作规范提出更高的要求。农业智能化机械化的加快将会极大缩减农业生产所需劳动力数量，而所需劳动力的文化素质也会提出更高的要求，以此促进现代农业生产的发展改革。

4结束语

近年来，全球人口数量激增，给食品安全带来了巨大挑战。为了满足全球对粮食高产、低价和高质的要求，改善和创新农业技术就变得更为迫切，而智能的农业机器人是解决这些问题的技术之一。通过监控土壤情况、庄稼性状、具体收割、机械除草从而生产出更多的粮食。使用成功的小型专业农业机器人代替现在的收割机，能降低土地紧实度从而达到节省能源的目的。这些不仅能为农业生产节约成本，而且更能生产出更加安全的粮食，提高生产效率，在农业的自动化领域上，农业机器人不仅能够提高农业生产效率，也能大大降低农业生产成本，随着相关技术的不断成熟，农业机器人的使用范围也将变得更加宽广。

参考文献：

[1]王海楠，弋景刚，张秀花.番茄采摘机器人识别与定位技术研究进展[J].中国农机化学报，2020，41（5）：188-196.

[2]张凯良，褚佳，张铁中，尹权，孔艳山，刘展.蔬菜自动嫁接技术研究现状与发展分析[J].农业机械学报，2017，48（3）：1-13.

[3]朱强，王恺钿，梁佳睿，李江，赵旅城.人工智能技术在湘西地区农业运用的研究分析[J].农业与技术，2019，39（11）：14-15.

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