農(nóng)業(yè)機(jī)器人的不確定(農(nóng)業(yè)機(jī)器人的內(nèi)容簡(jiǎn)介)
農(nóng)機(jī)大全網(wǎng)(m.121vipspeaking.com)今天給各位分享農(nóng)業(yè)機(jī)器人的不確定的知識(shí),其中也會(huì)對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)器人的內(nèi)容簡(jiǎn)介進(jìn)行解釋,如果能碰巧解決你現(xiàn)在面臨的問(wèn)題,別忘了關(guān)注本站,現(xiàn)在開(kāi)始吧!
本文導(dǎo)讀目錄:
2、農(nóng)業(yè)機(jī)器人的內(nèi)容簡(jiǎn)介
3、農(nóng)業(yè)機(jī)器人的春天來(lái)了嗎?
農(nóng)業(yè)機(jī)器人的不確定 ♂
農(nóng)業(yè)機(jī)器人的不確定農(nóng)業(yè)機(jī)器人看起來(lái)很美好,實(shí)際上還存在很多問(wèn)題,目前比較公認(rèn)的:
一是作業(yè)環(huán)境不確定;
二是執(zhí)行任務(wù)不確定;
三是機(jī)器構(gòu)造不確定。
不確定意味著難以定型,也就難以進(jìn)行研究開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)。
農(nóng)業(yè)機(jī)器人的內(nèi)容簡(jiǎn)介 ♂
農(nóng)業(yè)機(jī)器人的內(nèi)容簡(jiǎn)介《農(nóng)業(yè)機(jī)器人》為中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社作為國(guó)家重大出版工程項(xiàng)目近期推出的重點(diǎn)譯著。這套書的原著為日文版,日本是一個(gè)勞動(dòng)力缺乏的國(guó)家,為了緩解這個(gè)矛盾,日本十分重視農(nóng)業(yè)機(jī)器人的研究開(kāi)發(fā)工作,取得了豐碩的成果,居于世界領(lǐng)先地位。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)和農(nóng)業(yè)的發(fā)展,我國(guó)也迫切需要通過(guò)采用現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)和裝備,提高勞動(dòng)生產(chǎn)率,提高農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì),促進(jìn)我國(guó)農(nóng)村的城鎮(zhèn)化、市場(chǎng)化、信息化和現(xiàn)代化,促進(jìn)我國(guó)的農(nóng)產(chǎn)品走向國(guó)際市場(chǎng)。在“十一五”期間,我國(guó)在“863計(jì)劃”中設(shè)置了多個(gè)農(nóng)業(yè)機(jī)器人相關(guān)的研究課題,包括水果、蔬菜收獲機(jī)器人,農(nóng)業(yè)機(jī)械智能導(dǎo)航技術(shù),自主作業(yè)農(nóng)業(yè)機(jī)器人,農(nóng)田信息自動(dòng)獲取技術(shù)等。引進(jìn)本書的目的即在于拓寬我國(guó)研究者的視野,推動(dòng)我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)器人研究與開(kāi)發(fā)的發(fā)展。
《農(nóng)業(yè)機(jī)器人(I)》主要介紹農(nóng)業(yè)機(jī)器人的基本原理和基本結(jié)構(gòu),第1章簡(jiǎn)要介紹從農(nóng)業(yè)機(jī)械到農(nóng)業(yè)機(jī)器人發(fā)展的進(jìn)程;第2章介紹農(nóng)業(yè)機(jī)器人的感知技術(shù)中最重要的機(jī)器視覺(jué),包括農(nóng)業(yè)機(jī)器人的機(jī)器視覺(jué)、農(nóng)作物的光學(xué)特性、機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)及相應(yīng)的支持軟件、從機(jī)器視覺(jué)獲得的信息等;第3章介紹末端執(zhí)行器和機(jī)械臂,包括農(nóng)作物的機(jī)械特性、機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)器、傳感器、末端執(zhí)行器和機(jī)械臂;第4章系統(tǒng)地介紹了機(jī)器人的移動(dòng)機(jī)構(gòu)的自動(dòng)化,包括非道路行走、導(dǎo)航傳感器、運(yùn)動(dòng)建模、行走控制、作業(yè)和行走路線規(guī)劃、安全性和障礙物避讓等。
《農(nóng)業(yè)機(jī)器人(II)》介紹了大量已開(kāi)發(fā)農(nóng)業(yè)機(jī)器人的實(shí)例,既有日本開(kāi)發(fā)的機(jī)器人,也有美國(guó)、荷蘭、英國(guó)等其他國(guó)家的研究成果。和《農(nóng)業(yè)機(jī)器人(I)》相對(duì)應(yīng),第1章介紹農(nóng)業(yè)機(jī)械的機(jī)構(gòu)和發(fā)展中的農(nóng)業(yè)機(jī)器人;第2章介紹用于黃瓜、番茄、圓白菜、草莓、柑橘、蘋果等的收獲和分級(jí)機(jī)器人的機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的實(shí)例;第3章介紹用于作物嫁接、移栽,果園中套袋、剪枝、收獲、分級(jí),擠奶、剪毛等作業(yè)的機(jī)器人的末端執(zhí)行器和機(jī)械臂的實(shí)例;第4章介紹基于GDS、GPS和機(jī)器視覺(jué)控制的農(nóng)業(yè)機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)的實(shí)例,如自動(dòng)拖拉機(jī)、耕作機(jī)器人、移栽機(jī)器人、除草機(jī)器人、干草收獲機(jī)器人,軌道、履帶式、行走式機(jī)器人,自動(dòng)式直升機(jī)等。隨書所贈(zèng)光盤不僅包括大量彩色照片和圖片,還提供很多機(jī)器人工作時(shí)的動(dòng)畫,有助于讀者理解。
本書的三位作者都是農(nóng)業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域的國(guó)際領(lǐng)航科學(xué)家,他們的研究課題一直處于國(guó)際領(lǐng)先水平。近藤直教授1984年發(fā)表了在京都大學(xué)研究農(nóng)業(yè)機(jī)器人的成果,這也是世界上農(nóng)業(yè)機(jī)器人研究的開(kāi)始,之后他一直致力于農(nóng)業(yè)機(jī)器人的開(kāi)發(fā)并積極推進(jìn)農(nóng)業(yè)機(jī)器人的實(shí)用化。門田充司副教授一直是近藤教授的合作伙伴,和近藤教授一起取得了令人矚目的成就。野口伸教授任職于北海道大學(xué),在機(jī)器人拖拉機(jī)和無(wú)人直升機(jī)方面造詣?lì)H深;他還是日本國(guó)家科學(xué)委員會(huì)委員,參與引領(lǐng)日本農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展方向的國(guó)家決策。
本書的四位譯者李民贊、陳兵旗教授,喬軍、孫明副教授均為中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)教師,都曾在日本學(xué)習(xí)、工作多年并在日本獲得相關(guān)專業(yè)的博士學(xué)位,回國(guó)后仍舊從事相關(guān)專業(yè)的教學(xué)和科研工作,對(duì)語(yǔ)言和專業(yè)領(lǐng)域非常熟悉。在本書翻譯的過(guò)程中,譯者和原著作者多次溝通,對(duì)原著中的疑點(diǎn)進(jìn)行探討,力求準(zhǔn)確、正確。
《農(nóng)業(yè)機(jī)器人(I)》200頁(yè),《農(nóng)業(yè)機(jī)器人(II)》242頁(yè)(附贈(zèng)光盤一張),合計(jì)定價(jià)70元。
農(nóng)業(yè)機(jī)器人的春天來(lái)了嗎? ♂
農(nóng)業(yè)機(jī)器人的春天來(lái)了嗎?四驅(qū)輪式巡檢機(jī)器人
雙目巡檢機(jī)器人卜葉攝
當(dāng)前,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中,人工成本已經(jīng)超過(guò)整體成本的一半。在這種背景下,如何降低人工成本逐漸成為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題。
“智能化的農(nóng)業(yè)農(nóng)機(jī)裝備為提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率指出了一條路。從長(zhǎng)遠(yuǎn)看,農(nóng)業(yè)機(jī)器裝備發(fā)展到一定程度就會(huì)衍生出農(nóng)業(yè)機(jī)器人。農(nóng)業(yè)機(jī)器人可全部或部分替代人或輔助人高效、便捷、安全、可靠地完成特定的、復(fù)雜的生產(chǎn)任務(wù)。”日前,中國(guó)工程院院士、國(guó)家農(nóng)業(yè)信息化工程技術(shù)研究中心主任趙春江在2019世界機(jī)器人大會(huì)上說(shuō)。
農(nóng)業(yè)機(jī)器人是農(nóng)業(yè)智能化裝備的一種,能夠利用多傳感器融合、自動(dòng)控制等技術(shù),讓自然環(huán)境下作業(yè)的農(nóng)業(yè)裝備實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、智能化生產(chǎn)。農(nóng)業(yè)機(jī)器人種類豐富,包括大田作業(yè)機(jī)器人、溫室機(jī)器人、林業(yè)農(nóng)業(yè)機(jī)器人、畜牧農(nóng)業(yè)機(jī)器人、水產(chǎn)農(nóng)業(yè)機(jī)器人等。
傳統(tǒng)農(nóng)民正在減少
來(lái)自農(nóng)業(yè)農(nóng)村部的數(shù)據(jù)顯示,我國(guó)田間平均機(jī)械化作業(yè)水平達(dá)到63%,而江蘇、黑龍江等全國(guó)糧食主產(chǎn)區(qū)已經(jīng)突破80%。
“雖然農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平已經(jīng)比較高,但是農(nóng)機(jī)的作業(yè)環(huán)境依然比較惡劣,勞動(dòng)強(qiáng)度也比較大,而且對(duì)農(nóng)機(jī)操作人員的駕駛水平要求比較高?!苯K大學(xué)教授魏新華說(shuō),“由于操作人員技術(shù)水平的差別,農(nóng)業(yè)作業(yè)質(zhì)量也差別較大?!?/p>
中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)教授李偉表示,現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)作業(yè)人員提出了規(guī)模化、標(biāo)準(zhǔn)化、信息化等要求。
農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)生產(chǎn)人員提出更高要求,與此同時(shí),傳統(tǒng)農(nóng)民正在減少。據(jù)統(tǒng)計(jì),“十三五”期間,我國(guó)約有1.2億人口進(jìn)入城鎮(zhèn)。
越來(lái)越多的耕地依靠集體經(jīng)營(yíng)、規(guī)模化生產(chǎn)。目前,我國(guó)40%的耕地由270萬(wàn)個(gè)農(nóng)業(yè)新型經(jīng)營(yíng)主體耕作,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)開(kāi)始依靠合作社、家庭農(nóng)場(chǎng)、牧場(chǎng)、種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)大戶、龍頭企業(yè)等新型經(jīng)營(yíng)主體。
國(guó)際上同樣面臨農(nóng)業(yè)生產(chǎn)人員缺乏的問(wèn)題。自上世紀(jì)80年代起,農(nóng)業(yè)機(jī)器人應(yīng)運(yùn)而生,如瑞士的田間除草機(jī)器人、蘋果采摘機(jī)器人,美國(guó)的苗圃機(jī)器人、智能分揀機(jī)器人,愛(ài)爾蘭的大型噴藥機(jī)器人,法國(guó)的葡萄園作業(yè)機(jī)器人等。
國(guó)際學(xué)術(shù)界對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)器人非常重視,2008年國(guó)際機(jī)器人與自動(dòng)化協(xié)會(huì)(IEEE RAS)成立農(nóng)業(yè)機(jī)器人與自動(dòng)化學(xué)術(shù)委員會(huì)。2009年美國(guó)《時(shí)代周刊》將年度最佳發(fā)明獎(jiǎng)?lì)C發(fā)給一款除草機(jī)器人。
美國(guó)研究公司Tractica的一份報(bào)告預(yù)測(cè),到2024年底,全球農(nóng)業(yè)機(jī)器人的年出貨量預(yù)計(jì)將達(dá)到594000臺(tái),農(nóng)業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)的年收入將超過(guò)740億美元。
“農(nóng)業(yè)機(jī)器人的發(fā)展擁有前所未有的大好局面,農(nóng)業(yè)機(jī)器人迎來(lái)了春天。”李偉說(shuō)。
非結(jié)構(gòu)性環(huán)境的挑戰(zhàn)
春天的到來(lái)都要經(jīng)歷寒冬的考驗(yàn)。對(duì)于農(nóng)業(yè)機(jī)器人來(lái)說(shuō),這場(chǎng)寒冬就是機(jī)器人研發(fā)使用過(guò)程中的一個(gè)個(gè)科研難題。
和其它機(jī)器人一樣,農(nóng)業(yè)機(jī)器人由三個(gè)重要部分組成:類似人類五官的視覺(jué)、觸覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、味覺(jué)等,能夠感知、獲得信息的傳感器和系統(tǒng);能夠解析任務(wù),識(shí)別、判斷環(huán)境,制訂行動(dòng)計(jì)劃的芯片,功能類似大腦;具有超強(qiáng)的執(zhí)行能力的機(jī)構(gòu)??蒲须y題就隱藏在這其中。
李偉表示,整體看,我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)器人與國(guó)際研究水平相當(dāng),部分技術(shù)處于領(lǐng)跑水平,比如自然環(huán)境下機(jī)器人的伺服控制等。也有一些技術(shù)處于落后狀態(tài),比如涉及作物信息、動(dòng)植物生理、生態(tài)感知的傳感器件等。
她強(qiáng)調(diào),其中全世界面臨的一個(gè)共性難題是在非結(jié)構(gòu)環(huán)境下如何有效獲取信息。“不同于工業(yè)環(huán)境的流水線生產(chǎn),農(nóng)業(yè)機(jī)器人面臨的工作環(huán)境非?!嘧儭?,果實(shí)形態(tài)多樣、農(nóng)業(yè)環(huán)境中復(fù)雜的光照條件、植株的復(fù)雜布局等,都會(huì)對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)器人的判斷和執(zhí)行造成干擾?!?/p>
她舉例說(shuō),黃瓜采收機(jī)器人在摘黃瓜的過(guò)程中,首先得找到目標(biāo)。但是每個(gè)黃瓜長(zhǎng)得都不完全一樣,并且還有枝葉的遮擋,機(jī)器人找到黃瓜、定位、伸手、采摘的過(guò)程不順暢,這大大影響了機(jī)器人采摘過(guò)程的速度。
日前,李偉研究團(tuán)隊(duì)取得突破性進(jìn)展,研發(fā)出非結(jié)構(gòu)環(huán)境智能雙目視覺(jué)系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠在農(nóng)田、果園等自然環(huán)境下,識(shí)別光照、時(shí)空,動(dòng)態(tài)采集,高速實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)已經(jīng)在采摘機(jī)器人、除草機(jī)器人、割膠機(jī)器人等農(nóng)業(yè)機(jī)器人方面展開(kāi)實(shí)驗(yàn)與驗(yàn)證。
以大田作業(yè)為切入口
事實(shí)上,農(nóng)業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用已經(jīng)展開(kāi)。魏新華介紹,目前我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)器人的推廣,主要集中在大田作業(yè)中自動(dòng)駕駛農(nóng)機(jī)、農(nóng)業(yè)植保無(wú)人機(jī)等的應(yīng)用。大田無(wú)人農(nóng)機(jī)已經(jīng)能夠替代人工,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛、工作環(huán)境監(jiān)測(cè)、農(nóng)業(yè)決策以及其它具體操作。
除了解放人力,無(wú)人農(nóng)機(jī)還有何優(yōu)勢(shì)?魏新華表示,無(wú)人農(nóng)機(jī)采用按需精準(zhǔn)變量作業(yè),提高化肥農(nóng)藥的利用率。另外,無(wú)人農(nóng)機(jī)搭載的作業(yè)環(huán)境現(xiàn)場(chǎng)感知技術(shù),可以根據(jù)土壤、環(huán)境和作業(yè)對(duì)象的實(shí)時(shí)情況,以及機(jī)器的作業(yè)狀態(tài),讓機(jī)器始終處于接近滿負(fù)荷的最佳作業(yè)狀態(tài),提高作業(yè)效率,保證作業(yè)質(zhì)量。最重要的是,無(wú)人農(nóng)機(jī)作業(yè)過(guò)程中還實(shí)現(xiàn)了信息收集和遠(yuǎn)程存儲(chǔ)。
“未來(lái)的農(nóng)場(chǎng)很可能是無(wú)人農(nóng)場(chǎng),農(nóng)業(yè)機(jī)器人編組后,互相聯(lián)系,協(xié)同作業(yè)。”魏新華預(yù)言。
但在趙春江看來(lái),我國(guó)對(duì)機(jī)器人的研究整體比較弱,前期的創(chuàng)新研究積累不夠,將導(dǎo)致后期產(chǎn)業(yè)化“底氣”不足,無(wú)人農(nóng)場(chǎng)終究是紙上談兵。
魏新華說(shuō):“農(nóng)業(yè)機(jī)器人的研制是不斷發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題的過(guò)程?!彼e例,此前,無(wú)人農(nóng)機(jī)作業(yè)過(guò)程中農(nóng)田邊界的識(shí)別是困擾研究人員的難題。無(wú)人農(nóng)機(jī)無(wú)法識(shí)別農(nóng)田邊界,作業(yè)之前需要人工駕駛無(wú)人農(nóng)機(jī)獲取田塊的四個(gè)頂點(diǎn),非常耗時(shí)。
雖然能夠自動(dòng)識(shí)別邊界和固定障礙物的系統(tǒng)嘗試解決這一難題,但是實(shí)際作業(yè)過(guò)程中又發(fā)現(xiàn)了新問(wèn)題。該系統(tǒng)的田頭作業(yè)不盡如人意,尤其是在不規(guī)則田塊中作業(yè)存在比較大的難度。調(diào)試好的無(wú)人農(nóng)機(jī)在移到另一區(qū)域作業(yè)時(shí),也暴露出土壤及地表狀況適應(yīng)性差的問(wèn)題。
此外,面對(duì)播種或插秧直線度差的田塊,如果農(nóng)業(yè)機(jī)器人在田間管理時(shí)仍按照北斗導(dǎo)航規(guī)定的直線路作業(yè),就會(huì)增加軋苗率。魏新華建議,進(jìn)行多導(dǎo)航信息融合,即把北斗導(dǎo)航和視覺(jué)導(dǎo)航信息融合?!拔磥?lái),我國(guó)的植保將是以地面機(jī)械為主導(dǎo)、農(nóng)業(yè)航空為體系的立體的植保防控體系,要對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)器人的未來(lái)有信心?!?/p>
趙春江表示,機(jī)器人學(xué)是一門交叉學(xué)科,涉及到人工智能、材料、機(jī)械等多個(gè)學(xué)科。目前機(jī)器人的研究隊(duì)伍偏小,不利于快速推進(jìn)農(nóng)業(yè)機(jī)器人發(fā)展。做好農(nóng)業(yè)機(jī)器人,必須鼓勵(lì)和支持多學(xué)科交叉研究。
農(nóng)業(yè)機(jī)器人集錦 ♂
農(nóng)業(yè)機(jī)器人集錦農(nóng)業(yè)機(jī)器人是用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的特種機(jī)器人,是一種新型多功能智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械,是“互聯(lián)網(wǎng)+”在農(nóng)業(yè)機(jī)械上應(yīng)用的結(jié)果。農(nóng)業(yè)機(jī)器人的問(wèn)世,是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機(jī)械發(fā)展的結(jié)果,是機(jī)器人技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)互融發(fā)展的產(chǎn)物。農(nóng)業(yè)機(jī)器人的出現(xiàn)和應(yīng)用,使農(nóng)業(yè)裝備有了人一樣的思考和判斷能力,會(huì)“代替”人從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn),會(huì)徹底改變傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)勞動(dòng)方式,大大提高勞動(dòng)生產(chǎn)率,使農(nóng)業(yè)勞動(dòng)真正變成田園牧歌,農(nóng)民則成為受尊敬的職業(yè),促進(jìn)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展。這里介紹典型的農(nóng)業(yè)機(jī)器人,共智能農(nóng)裝研發(fā)生產(chǎn)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者參考。
1、施肥機(jī)器人
美國(guó)一家農(nóng)業(yè)機(jī)械公司的科技人員推出的機(jī)器人,會(huì)從不同土壤的實(shí)際情況出發(fā),適量施肥。它的準(zhǔn)確計(jì)算合理地減少了施肥的總量,降低了農(nóng)業(yè)成本。由于施肥科學(xué),還能使地下水質(zhì)得到改善。
國(guó)內(nèi)已研制并應(yīng)用基于北斗定位導(dǎo)航的智能化變量播種、施肥、旋耕復(fù)式作業(yè)機(jī)具。使用表明,這種智能化機(jī)具可一次完成耕整地、播種、施肥等多種功能。適用于小麥、大豆、油菜等多種作物,操作簡(jiǎn)單,通過(guò)電腦顯示屏設(shè)置和調(diào)控機(jī)具作業(yè)參數(shù)。作業(yè)效率、質(zhì)量明顯提高,達(dá)到節(jié)約種、肥、藥和節(jié)能降耗之目的。山東省農(nóng)機(jī)院、福田雷沃重工等研制的2BYFZ-4智能型玉米精量播種施肥機(jī),采用自主研發(fā)的種、肥專用傳感器,具有種子和肥料檢測(cè)與自動(dòng)補(bǔ)種、補(bǔ)肥、自動(dòng)疏通裝置,以及基于CAN總線專用控制器與觸控軟件系統(tǒng)。前者完成已播種數(shù)、重播數(shù)、漏播數(shù)的計(jì)量,以及缺種、堵塞故障報(bào)警、自動(dòng)化補(bǔ)種;后者能實(shí)現(xiàn)株距與施肥量的電動(dòng)無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)。
2、 除草機(jī)器人
美國(guó)研究人員開(kāi)發(fā)的除草機(jī)器人所使用的是一部攝像機(jī)和一臺(tái)識(shí)別野草、蔬菜和土壤圖像的計(jì)算機(jī)組織裝置,利用攝像機(jī)掃描和計(jì)算機(jī)圖像分析,層層推進(jìn)除草作業(yè)。它可以全天候連續(xù)作業(yè),除草時(shí)對(duì)土壤無(wú)侵蝕破壞作用。
我國(guó)對(duì)自動(dòng)對(duì)靶噴霧技術(shù)等識(shí)別性變量噴藥進(jìn)行了長(zhǎng)時(shí)間的深入研究,并已開(kāi)發(fā)出相應(yīng)機(jī)具應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。如將紅外探測(cè)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)應(yīng)用于噴霧機(jī)上,研制出果園自動(dòng)對(duì)靶噴霧機(jī),較好地解決了現(xiàn)行果園病蟲害防治問(wèn)題,大大提高了農(nóng)藥利用率,減輕甚至消除了藥害,解決了環(huán)境污染問(wèn)題。約翰迪爾4630自走式噴霧機(jī)在中國(guó)本土生產(chǎn),已廣泛應(yīng)用于國(guó)內(nèi)玉米、棉花、高粱、甘蔗等高稈作物的精準(zhǔn)植保作業(yè),表現(xiàn)非凡。
3、采摘柑桔機(jī)器人
西班牙科技人員發(fā)明的這種機(jī)器人由一臺(tái)裝有計(jì)算機(jī)的拖拉機(jī)、一套光學(xué)視覺(jué)系統(tǒng)和一個(gè)機(jī)械手組成,能夠從桔子的大小、形狀和顏色判斷出是否成熟,以決定可不可以采摘。它作業(yè)速度極快,每分鐘可摘柑桔60個(gè),而靠手工只能摘8個(gè)。另外,通過(guò)裝有視頻器的機(jī)器手,能對(duì)摘下來(lái)的柑桔按大小馬上分類。
我國(guó)已研制成功果蔬智能采摘機(jī)器人。研制者為了實(shí)現(xiàn)對(duì)櫻桃番茄果串的識(shí)別定位,提出一種基于視覺(jué)伺服技術(shù)的激光主動(dòng)測(cè)量方法,通過(guò)實(shí)時(shí)獲取果串內(nèi)果粒的圖像坐標(biāo),控制執(zhí)行部件動(dòng)態(tài)調(diào)整攝像機(jī)的空間姿態(tài),對(duì)不同果粒進(jìn)行對(duì)靶測(cè)距,并據(jù)此測(cè)算果串外形參數(shù),為采摘機(jī)器人自動(dòng)采收提供依據(jù)。適用范圍:櫻桃、番茄的采摘。
4、 采摘蘑菇機(jī)器人
美國(guó)西爾索農(nóng)機(jī)研究所發(fā)明的這種機(jī)器人裝有攝像機(jī)和視覺(jué)圖像分析軟件,用來(lái)鑒別所采摘蘑菇的數(shù)量及屬于哪個(gè)等級(jí),從而決定運(yùn)作程度。機(jī)上的紅外線測(cè)距儀測(cè)定出的田間蘑菇的高度之后,真空吸柄就會(huì)自動(dòng)地伸向采摘部位,根據(jù)需要彎曲和扭轉(zhuǎn),將采摘的蘑菇及時(shí)投入到緊跟其后的運(yùn)輸機(jī)中。每分鐘可采摘蘑菇40個(gè),是人工的兩倍。
5、擠奶機(jī)器人
英國(guó)劍橋大學(xué)的奶牛場(chǎng),機(jī)器人安裝在奶牛圈舍旁邊,奶牛一旦需要擠奶,會(huì)自動(dòng)排隊(duì)等待機(jī)器人服務(wù)。這時(shí),機(jī)器人會(huì)先對(duì)奶牛的乳房進(jìn)行掃描定位并進(jìn)行清潔消毒,通過(guò)自動(dòng)感知把吸奶嘴固定好,然后擠奶。擠奶機(jī)器人擠奶過(guò)程中對(duì)奶質(zhì)進(jìn)行檢測(cè),檢測(cè)內(nèi)容包括蛋白質(zhì)、脂肪、含糖量、溫度、顏色、電解質(zhì)等,對(duì)不符合質(zhì)量要求的牛奶,自動(dòng)傳輸?shù)綇U奶存儲(chǔ)器;對(duì)合格的牛奶,機(jī)器人也要把每次最初擠出的一小部分奶棄掉,以確保品質(zhì)和衛(wèi)生。擠奶機(jī)器人還能自動(dòng)收集、記錄、處理奶牛體質(zhì)狀況、泌乳數(shù)量、每天擠奶頻率等,并將其傳輸?shù)诫娔X網(wǎng)絡(luò)上。一旦出現(xiàn)異常,會(huì)自動(dòng)報(bào)警,大大提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率和牛奶品質(zhì),有效降低了奶牛發(fā)病機(jī)率,節(jié)約了管理成本,提高了經(jīng)濟(jì)效益。據(jù)調(diào)查,擠奶機(jī)器人的使用,可以提高奶產(chǎn)量20%~50%。
6、放牧機(jī)器人
澳大利亞的發(fā)明家創(chuàng)造出一種像牧羊犬的機(jī)器人,它能在農(nóng)場(chǎng)上代替?zhèn)鹘y(tǒng)的放牧勞力(人或牧羊犬)。它使用2D和3D感應(yīng)器,且內(nèi)置了全球定位系統(tǒng),能夠根據(jù)牛群的運(yùn)動(dòng)速度來(lái)趕著它們移動(dòng)。牛群被機(jī)器人趕著不斷繞圈走,有意思吧。目前,這款機(jī)器人已通過(guò)應(yīng)用測(cè)試階段,使用效果理想。
7、葡萄園機(jī)器人
法國(guó)的發(fā)明家發(fā)明了專門服務(wù)于葡萄園的機(jī)器人,并把它命名為Wall-Ye。它幾乎能代替種植園工人的所有工作,包括修剪藤蔓、剪除嫩芽、監(jiān)控土壤和藤蔓的健康狀況等。除此之外,Wall-Ye比現(xiàn)有的種植園機(jī)器人多出一種功能——安全系統(tǒng)。Wall-Ye只能在由程序設(shè)定好的種植園工作,危險(xiǎn)情況下還能啟動(dòng)自我毀滅程序。危險(xiǎn)情況下寧愿啟動(dòng)自我毀滅程序也不“反叛”,夠炫吧。
8、育苗和移栽機(jī)器人
育苗工作大部分內(nèi)容都是把盆栽作物搬來(lái)搬去,單調(diào)而枯燥,浪費(fèi)人力而且效率不高。美國(guó)波士頓的育苗機(jī)器人很好地解決了這個(gè)問(wèn)題。這種育苗機(jī)器人由滾動(dòng)輪胎、抓手和托盤組成。工作人員只要實(shí)現(xiàn)在觸摸屏上設(shè)定地點(diǎn)參數(shù),機(jī)器人就能感應(yīng)盆栽,并自動(dòng)把它們移動(dòng)到目的地。德國(guó)科學(xué)家研發(fā)出一款名叫BoniRo 的農(nóng)業(yè)機(jī)器人,它配備高精度的衛(wèi)星導(dǎo)航,能將自己的位置精確到2cm以內(nèi)。其外形像四輪越野車,工作原理是利用光譜成像儀來(lái)區(qū)分出綠色作物和褐色的土壤,在行進(jìn)中記錄每株作物的位置,在生長(zhǎng)季中一次次返回原地觀察它們的生長(zhǎng)狀況。
近年來(lái),國(guó)內(nèi)農(nóng)業(yè)機(jī)器人研發(fā)取得重大突破。如國(guó)家農(nóng)業(yè)信息化工程技術(shù)研究中心環(huán)境控制部門與華南農(nóng)業(yè)大學(xué)聯(lián)合研發(fā)的氣力旋轉(zhuǎn)自動(dòng)嫁接機(jī),該機(jī)主要以西瓜、黃瓜、甜瓜為嫁接對(duì)象,嫁接生產(chǎn)率達(dá)450株/h以上:嫁接成功率90%以上;由東北農(nóng)業(yè)大學(xué)研制的2JC-350型插接式自動(dòng)嫁接機(jī),結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低,操作方便,生產(chǎn)率為350株/h。經(jīng)改進(jìn)后生產(chǎn)率已達(dá)500株/h。由于采用插接法進(jìn)行機(jī)械嫁接,不需嫁接夾等夾持物。適用黃瓜、甜瓜和西瓜的嫁接作業(yè),嫁接成功率達(dá)93%。上海帥耀諾機(jī)械科技公司SOP-TJ800 型蔬菜嫁接機(jī)。適合于西瓜、黃瓜、甜瓜、茄子、辣椒、西紅柿等作物的嫁接作業(yè)。秧苗旋切方式作業(yè),切削質(zhì)量好。需2人上苗操作,生產(chǎn)效率:800株/h,嫁接成功率:98% 。由天津市農(nóng)機(jī)研究所和天津市靜??h興盛機(jī)械有限公司共同研制的便攜式蔬菜自動(dòng)嫁接機(jī),采用的負(fù)壓吸附固定系統(tǒng)、電磁鐵為動(dòng)力的旋轉(zhuǎn)切削系統(tǒng)、嫁接苗墊板系統(tǒng)和砧木壓葉等結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)獨(dú)特,實(shí)現(xiàn)了固定苗卻不傷苗、不脫落,快速切苗、傷口污染少,將生長(zhǎng)點(diǎn)完全切下且不切傷子葉,屬國(guó)內(nèi)首創(chuàng)。機(jī)具能滿足黃瓜嫁接的農(nóng)藝要求,可減輕農(nóng)民勞動(dòng)強(qiáng)度,為蔬菜生產(chǎn)機(jī)械化提供了一種先進(jìn)實(shí)用的生產(chǎn)機(jī)具。
在“壽光蔬菜博覽會(huì)”上,由壽光科技人員自主研發(fā)的智能機(jī)器人穿梭于菜架中,采摘、管理動(dòng)作精準(zhǔn)流暢,讓游客在零距離接觸中感受智能化種植帶來(lái)的便捷和高效。
據(jù)了解,這幾種機(jī)器人的能源系統(tǒng)是利用太陽(yáng)能電池板將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能,通過(guò)變壓變頻用蓄電池將電能存儲(chǔ)起來(lái)。當(dāng)機(jī)器人電量不足時(shí),自動(dòng)搜索充電地點(diǎn),自動(dòng)完成充電對(duì)接。當(dāng)機(jī)器人充電完畢后,再繼續(xù)執(zhí)行上次未完成的任務(wù)。
9、分檢果實(shí)機(jī)器人
在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中,將各種果實(shí)分檢歸類是一項(xiàng)必不可少的農(nóng)活,往往需要投入大量的勞動(dòng)力。英國(guó)西爾索農(nóng)機(jī)研究所的研究人員開(kāi)發(fā)出一種結(jié)構(gòu)堅(jiān)固耐用、操作簡(jiǎn)便的果實(shí)分檢機(jī)器人,從而使果實(shí)的分檢實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化。它采用光電圖像辨別和提升分檢機(jī)械組合裝置,可以在潮濕和泥濘的環(huán)境里干活,它能把大個(gè)西紅柿和小粒櫻桃加以區(qū)別,然后分檢裝運(yùn),也能將不同大小的土豆分類,并且不會(huì)擦傷果實(shí)的外皮。
10、蜜蜂機(jī)器人
據(jù)《科學(xué)》雜志報(bào)道,這種機(jī)器人的設(shè)計(jì)靈感來(lái)自蒼蠅仿生學(xué)。蜜蜂機(jī)器人擁有極薄的翅膀和由壓電致動(dòng)器制成的“飛行肌肉”。這些壓電致動(dòng)器是在應(yīng)用電場(chǎng)時(shí)可以擴(kuò)張和收縮的陶瓷條。每個(gè)翅膀都被固定在線腿上方一個(gè)細(xì)長(zhǎng)碳纖維軀干的頂部。和真正的蒼蠅一樣,這些翅膀可獨(dú)立活動(dòng)、旋轉(zhuǎn)和拍打。拍打翅膀產(chǎn)生向下氣流,使蜜蜂機(jī)器人升到空中。它的向前和向后飛行是靠?jī)A斜身體完成的。
11、黃瓜采摘機(jī)器人
日本和荷蘭等國(guó)較早研制黃瓜采摘機(jī)器人。以荷蘭為例,其Henten等研制的黃瓜采摘機(jī)器人,適合對(duì)斜拉線模式種植、沒(méi)有葉片遮當(dāng)干擾的0.8~1.5m高度范圍內(nèi)黃瓜進(jìn)行采摘。該機(jī)器人以溫室供熱管道為軌道,行駛速度0.8m/s。機(jī)器人通過(guò)單目相機(jī)在不同位置采集850和970nm黃瓜近紅外圖像形成立體視覺(jué),實(shí)現(xiàn)對(duì)黃瓜的目標(biāo)識(shí)別和果梗采摘點(diǎn)定位。采摘機(jī)械臂采用三菱6自由度工業(yè)機(jī)械臂,用夾持方式夾緊果實(shí)后,用高壓電極燒斷果梗,有利于防止細(xì)菌感染。采摘成功率約80%,單根黃瓜采摘平均耗時(shí)45s。
中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)的袁挺等2009年研制了國(guó)內(nèi)第一臺(tái)黃瓜采摘機(jī)器人。機(jī)器人采用履帶式移動(dòng)底盤和機(jī)器視覺(jué)導(dǎo)航。目標(biāo)識(shí)別則采用雙目立體視覺(jué),為了更好地區(qū)分同為綠色的葉片和果實(shí),加設(shè)了830mm的近紅外帶通濾波。目標(biāo)識(shí)別定位后,由4自由度輕型機(jī)械臂帶動(dòng)雙指式機(jī)械手抓持目標(biāo),然后由擺動(dòng)氣缸帶動(dòng)刀片實(shí)現(xiàn)對(duì)瓜柄的切割。采摘成功率達(dá)85%,單根黃瓜采摘耗時(shí)28.6s。
12、收棉花的機(jī)器人
南京農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院副教授王玲所在的團(tuán)隊(duì)研發(fā)出一種機(jī)器人,不僅可以采摘棉花,還能迅速、準(zhǔn)確地判斷出籽棉的品級(jí)。
對(duì)農(nóng)民來(lái)說(shuō),收棉花是一件苦差事。而且人工采棉耗費(fèi)的成本相當(dāng)大,所投入的勞動(dòng)力約占整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的50%。例如,在新疆維吾爾自治區(qū)生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán),種植700萬(wàn)畝棉花,每年付出拾花采摘費(fèi)近4億元。 王玲和團(tuán)隊(duì)研制的這種機(jī)器人在采摘前就知道,哪片地里的棉花質(zhì)量好,哪片地里的棉花質(zhì)量差,從而避免重復(fù)或無(wú)謂勞動(dòng)。而在種植時(shí),只需讓棉花植株的種植間距滿足機(jī)器人的寬度,棉田留予一定的條寬來(lái)滿足采摘機(jī)械手的工作幅寬。
13、噴霧打藥的機(jī)器人
這是一臺(tái)三四人高的龐然大物,其綠色外殼造型特異酷似科幻影視作品中的“外星人”,它其實(shí)是北京一家植保公司與意大利、西班牙合作生產(chǎn)的噴霧機(jī)。
據(jù)了解,發(fā)生玉米粘蟲災(zāi)害時(shí),農(nóng)民大概以每人150元/天的價(jià)格雇人打藥,仍雇不到足夠的人手。而玉米成熟時(shí)秸稈高度一般都接近兩米,普通的懸掛式噴桿噴霧機(jī)根本下不去地,農(nóng)民只能看著干著急。而這種“外星機(jī)器人”可自由調(diào)節(jié)行距和高度,其獨(dú)特的設(shè)計(jì)可輕松進(jìn)入各種高度作物的田地,不會(huì)對(duì)作物造成損傷。
目前發(fā)達(dá)國(guó)家在農(nóng)業(yè)機(jī)器人研發(fā)上投入較多,進(jìn)入實(shí)用的農(nóng)業(yè)機(jī)器人有近200款。我國(guó)在農(nóng)業(yè)機(jī)器人(智能化農(nóng)業(yè)裝備)研發(fā)上近年來(lái)突飛猛進(jìn),取得了大量成果,并應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。如智能化的拖拉機(jī)、智能化耕耘播種施肥機(jī)械、智能化灌溉機(jī)械、智能化施藥機(jī)械、智能化收獲機(jī)械、智能化設(shè)施農(nóng)業(yè)裝備、農(nóng)業(yè)機(jī)器人等,皆有國(guó)產(chǎn)裝備供給。但總的看,起步晚,進(jìn)展快,后來(lái)居上卻需時(shí)日。根據(jù)國(guó)內(nèi)外農(nóng)業(yè)機(jī)器人研發(fā)應(yīng)用看,未來(lái)我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)器人研制應(yīng)從以下方面求突破:
一是智能化的農(nóng)作物識(shí)別定位系統(tǒng)。包括硬件和軟件的圖像、信息處理。目前,識(shí)別定位方法除了機(jī)器視覺(jué)外,還應(yīng)用到激光及超聲等技術(shù)手段。雙目立體視覺(jué)、主動(dòng)移動(dòng)式視覺(jué)應(yīng)該受到關(guān)注。
二是柔性采摘靈巧手取代機(jī)械臂,以減少對(duì)作業(yè)對(duì)象的損傷,提高其實(shí)用性。
三是應(yīng)研發(fā)專用型機(jī)器人。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)品目繁多,我們不能指望研發(fā)通用型農(nóng)業(yè)機(jī)器人。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中品種、高矮、大小、形狀、軟硬、作業(yè)要求等各不相同,因此幾乎每種生產(chǎn)都要有相應(yīng)的機(jī)器人。
這一方面說(shuō)明了工作的難度大,但另一方面也展示了其廣闊的前景,以及其潛在的巨大市場(chǎng)需求。因此,我國(guó)要后來(lái)居上,趕超先進(jìn)技術(shù),研制工作應(yīng)走引進(jìn)吸收、借智創(chuàng)新、超越提高的路子,以盡快形成我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)器人(智能化農(nóng)業(yè)裝備)體系,滿足農(nóng)業(yè)發(fā)展對(duì)農(nóng)業(yè)裝備轉(zhuǎn)型升級(jí)的要求,提高農(nóng)業(yè)智能化水平,推動(dòng)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展。
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