（文/程文智）7月15日，在第七屆中國機器人峰會暨智能經(jīng)濟人才峰會上，中國工程院院士、國家農(nóng)業(yè)信息化工程技術(shù)研究中心趙春江分享了《農(nóng)業(yè)機器人展望》的報告。他在分享中提到，2020年農(nóng)業(yè)機器人市場的規(guī)模大概為74億美元，預(yù)計2025年達到206億美元。他同時提到了目前農(nóng)業(yè)機器人遇到的瓶頸問題，以及目前我國在農(nóng)業(yè)機器人方面的一些實踐案例。

圖：中國工程院院士、國家農(nóng)業(yè)信息化工程技術(shù)研究中心趙春江在分享

市場規(guī)模74億美元，國內(nèi)農(nóng)業(yè)機器人應(yīng)用集中在無人機
在趙春江看來，不管是學(xué)術(shù)界還是產(chǎn)業(yè)界對農(nóng)業(yè)機器人都給與了高度的關(guān)注，比如2007年美國的《時代周刊》將年度最佳發(fā)明獎頒發(fā)給了Hortirobot除草機器人；IEEE設(shè)置了專門的農(nóng)業(yè)機器人與自動化學(xué)術(shù)委員會；歐盟贊助了CROPS、Sweeper，MARS機器人等系列農(nóng)業(yè)機器人項目；在中國2018年開始也在重點關(guān)注農(nóng)業(yè)機器人項目等等。

除了學(xué)術(shù)方面，在產(chǎn)業(yè)界，農(nóng)業(yè)機器人公司現(xiàn)在屬于蓬勃發(fā)展期，農(nóng)業(yè)機器人的種類非常多，也有很多的公司在做，比如采摘、除草、放養(yǎng)、打藥、搬運，以及給植物授粉。此外，還有無人駕駛的拖拉機等等。據(jù)美國商業(yè)資訊對農(nóng)業(yè)機器人市場做的預(yù)測，2020年市場規(guī)模是74億美元，2025年達到206億，復(fù)合增長率22.8%。

雖然，農(nóng)業(yè)機器人的市場非常大，但目前主要集中在無人駕駛的拖拉機、噴藥的機器人、擠奶機器人，這幾類農(nóng)業(yè)機器人在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)當中實現(xiàn)了大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用，國際上面有很多公司從事相應(yīng)產(chǎn)品的研發(fā)和生產(chǎn)。

我國也為農(nóng)業(yè)特定的結(jié)構(gòu)和功能研發(fā)了一批機器人，不過基本都是實驗性質(zhì)的，還沒有完全的實用化。最近，國內(nèi)最大的農(nóng)機的生產(chǎn)商家依托一拖拖拉機做無人駕駛，并且已經(jīng)開始在生產(chǎn)當中示范應(yīng)用。

目前，我國的農(nóng)業(yè)機器人應(yīng)用方面主要還是在無人駕駛拖拉機和噴藥無人機，比如大疆的植保無人機出貨量很大。

據(jù)統(tǒng)計，目前我國的農(nóng)業(yè)無人機的數(shù)量是6萬架，每年服務(wù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的面積是10億畝次。

農(nóng)業(yè)機器人發(fā)展的瓶頸
趙春江院士表示，機器人在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域有非常巨大的應(yīng)用前景，但其發(fā)展還有三大瓶頸需要突破。

首先是農(nóng)業(yè)的非結(jié)構(gòu)化環(huán)境，使得農(nóng)業(yè)機器人比工業(yè)機器人難做。因為工業(yè)機器人的焊接都有相對固定的結(jié)構(gòu)，而農(nóng)業(yè)上面沒有，全世界沒有一棵結(jié)構(gòu)一樣的蘋果樹，蘋果樹分枝位置都會有變化；相互遮擋，顏色紋理復(fù)雜；以及白天、陰雨天、黑夜的光環(huán)境變化對機器人的影響也很大。

二是農(nóng)業(yè)對象的生物特性。農(nóng)業(yè)對象一般都具有移動性、柔軟性和商品性等生物特性，比如說采摘蘋果，如果機器臂很強硬地把蘋果摘下來，很可能會破壞掉蘋果的商品價值，但如果沒有力氣的話，蘋果又摘不下來。

三是農(nóng)業(yè)上面要求高技術(shù)，且低成本。農(nóng)業(yè)當中的場景也是復(fù)雜多變的，有粉塵、風(fēng)雨、光照條件的變化，因此，場景的感知、精度、處理速度要求比較高。此外，還需要考慮如何對被操作對象的定位識別等等一系列的問題。

四是效率問題。由于很多不確定性，還有執(zhí)行系統(tǒng)，我們要求很多都是柔性的執(zhí)行系統(tǒng)，擠奶機器人，擠奶器，摘蘋果，摘蔬菜，包括西瓜果品的分類方面都是要求有柔性，還有執(zhí)行效率，執(zhí)行效率并不是很高，目前的一些采摘機器人的效率還比不上人類。因此，怎么樣從算法和控制上提高機器人的采摘速度，也是目前需要突破的瓶頸之一。

農(nóng)業(yè)機器人的實踐
趙春江院士還在分享中講到了他們團隊在農(nóng)業(yè)機器人方面的實踐。比如他們團隊做的嫁接用的機器人，為了病害把新的苗嫁接在老的木頭上面，過去是人拿刀子和人協(xié)作完成，現(xiàn)在是人跟機器協(xié)同來完成。


他們還做了一個拖拉機無人駕駛的免耕播種的機器人，“我們現(xiàn)在做無人農(nóng)場，無人農(nóng)場必須用車相當于一個機器人作業(yè)，像人一樣作業(yè)，能夠進行場景的感知，自動判別，包括里面障礙物等各方面，難度在于拖拉機不像汽車一樣，他后面是載荷很重要的負載的農(nóng)具，這是我們做的施肥的機器人，我們通過模型把每個地方的作物種子情況判斷出來，跟位置進行關(guān)聯(lián)，把這些數(shù)據(jù)給機器人，機器人根據(jù)位置施肥，實現(xiàn)每個地塊精準的施肥。”趙春江分享說。

除了單臺的機器，現(xiàn)在實際當中是多個機器在農(nóng)業(yè)場景中同時作業(yè)，那么，多個機器怎么協(xié)同配合、路徑怎么規(guī)劃、一個機器壞了，另外機器加入怎么進行任務(wù)分配，需要很多的算法，過去叫無人駕駛是講機械腦，現(xiàn)在農(nóng)業(yè)里面強調(diào)多個機械共用一個腦，這樣減少成本的投入。趙春江的團隊在黑龍江做了一個多農(nóng)業(yè)機器人協(xié)作的實踐項目。

結(jié)語
展望未來，我們國家對農(nóng)業(yè)機器人有巨大的需求，1991年我國的勞動力占全社會的勞動力61%，現(xiàn)在農(nóng)業(yè)的勞動力占全社會的勞動力只有26%，城鎮(zhèn)化發(fā)展使得農(nóng)村的勞動力大量轉(zhuǎn)移，現(xiàn)在農(nóng)村存在誰來種地的問題，而農(nóng)業(yè)機器人剛好可以解決這個問題。當然，目前農(nóng)業(yè)機器人與人之間還有很大的差距，我們需要在材料、算法、控制、策略，以及加工的工藝等各方面做到提升，以減少這個差距。

未來要把新材料，新技術(shù)，新方法融入在一起，研發(fā)適合農(nóng)業(yè)場景的機器人，進行學(xué)習(xí)提高判斷能力，提高機構(gòu)的執(zhí)行力，達到人機共融。