農業機器人是壹種機器,是機器人在農業生產中的應用。它是由不同的程序軟件控制,能適應各種作業,能感受和適應作物種類或環境的變化,具有檢測(如視覺)、演算等人工智能的新壹代無人自動作業機械。
壹.發展
農業機器人出現後,發展迅速。在許多國家,農業機器人的研發中出現了多種類型的農業機器人。目前日本居世界第壹。進入21世紀後,新型多功能農業機器人得到廣泛應用,智能機器人將越來越多地在廣闊的領域取代人工,第二次農業革命將進壹步發展。。與工業機器人不同,它是壹種新型多功能農業機械。農業機器人的廣泛應用改變了傳統的農業勞動模式,減輕了農民的勞動力,促進了現代農業的發展。
第二,分類
1,施肥機器人
美國明尼阿波利斯壹家農業機械公司的研究人員推出的這款機器人獨壹無二。會從不同土壤的實際情況出發,適當施肥。其精確計算合理減少了施肥總量,降低了農業成本。由於科學施肥,地下水質量得到了改善。
2.田間除草機器人
德國農業專家利用計算機、全球定位系統(GPS)和靈巧的多用途拖拉機綜合技術,研制出壹種能準確給雜草施用除草劑的機器人。首先,農業工人帶領機器人在田間行走。當它到達有許多雜草的地塊時,它的GPS接收器將顯示坐標地圖,以確定雜草的位置。農業工人首先在現場將這些信息按順序輸入便攜式計算機,然後在返回田間後將上述信息和數據輸入拖拉機上的計算機。當他們將來開著拖拉機進入田間耕作時,除草機器人會密切監視行進位置。如果妳來到雜草區,它的車載桿式噴霧機的相應部分會立即啟動,讓化學除草劑準確地噴灑到需要的地方。
3、菜地除草機器人
英國科技人員研發的菜地除草機器人,利用攝像頭和電腦組合裝置,識別雜草、蔬菜和土壤的圖像,利用攝像頭掃描和電腦圖像分析,逐層推進除草作業。可以全天連續作業,除草時對土壤沒有任何侵蝕和破壞。在此基礎上,科學家們還打算研究配套的除草機械來替代除草劑。收割機器人美國紐荷蘭農業機械公司投資250萬美元開發了壹種多用途自動聯合收割機器人,由著名機器人專家裏德·惠特克主持設計工作。他曾經成功地為航天飛機制造了壹個特殊的機器人,可以用來監測地面變形,預測地震和探測火山爆發的跡象。惠特克研發的全自動聯合收割機器人非常適合在美國壹些專屬農業開墾區規劃良好的農田大面積收割農作物,壹些高產田的產量是普通農田的十倍以上。
4、采摘柑橘機器人
西班牙科學家發明的機器人由壹臺帶有計算機的拖拉機、壹個光學視覺系統和壹個機械手組成。它可以從橘子的大小、形狀、顏色來判斷橘子是否成熟,決定是否可以采摘。它的工作速度非常快,每分鐘采摘60個橙子,手動只采摘8個左右。此外,柑橘采摘機器人可以通過裝有攝像機的機械手,將采摘的柑橘立即根據大小進行分類。
5.采摘蘑菇的機器人
英國是世界上盛產蘑菇的國家,蘑菇栽培已成為第二大園藝作物。據統計,每年蘑菇采摘量為110000噸,利潤非常可觀。為了提高采摘速度,讓人們逐步擺脫這種繁重的農活,英國西爾索農業機械研究所研發了壹種蘑菇采摘機器人。配有攝像機和視覺圖像分析軟件,用於識別采摘的蘑菇數量和屬於哪個等級,從而確定操作程序。蘑菇采摘機器人在機器上用紅外測距儀測量田間蘑菇的高度後,真空吸柄會自動伸向采摘部位,根據需要彎曲扭動,將采摘的蘑菇及時放入下面的輸送機。它每分鐘可以采摘40個蘑菇,比人工快壹倍。
6.水果分揀機器人
在農業生產中,對各種水果進行分揀和分類是壹項必不可少的農活,往往需要大量的勞動。英國西爾索農業機械研究所的研究人員開發了壹種結構耐用、操作簡單的水果分揀機器人,使水果分揀實現了自動化。它采用光電圖像識別和升降分揀機械組合裝置,可在潮濕和泥濘的環境中工作。它可以區分大番茄和小櫻桃,然後將它們分類裝運。它還可以在不刮傷水果表皮的情況下對不同大小的土豆進行分類。
7.番茄收獲機器人
日本番茄收獲機器人使用彩色CCD攝像機作為視覺傳感器,根據RGB分量區分水果和莖葉。
8.草莓采摘機器人
日本國家農業和食品研究所發明了壹種可以采摘草莓的機器人。機器人配備了壹組攝像頭,可以準確捕捉草莓的位置,配套軟件可以保證機器人根據草莓的紅度采摘成熟的草莓。雖然這個機器人目前只能采摘草莓,但是通過修改程序,可以讓機器人采摘其他水果,比如葡萄和西紅柿。機器人摘壹顆草莓需要9秒鐘。如果廣泛使用並能保持采摘效率,可以為農民節省40%的采摘時間。
三、為什麽會出現農業機器人?
在美國、日本等國家,農業人很少說話。隨著農業的規模化、多樣化、精細化,用工荒現象越來越明顯。現實中很多作業項目都是勞動密集型的工作,再加上季節性要求,勞動力嚴重不足。為了解決這個問題,農業機器人應運而生。
四、農業機器人的特點
◆ (1)農業機器人工作對象的精細度
生物具有脆弱、易受傷害的特性,必須小心、溫和地對待和處理。而且種類多,形狀復雜,在三維空間的生長發育程度各不相同,互不相同。
(2)農業機器人的非結構化工作環境
因為農作物是隨時間和空間變化的,所以機器人的工作環境是多變的、未知的、開放的。農作物的生長環境不僅受園地、傾斜度等地形條件的制約,還直接受季節、大氣、時間等自然條件的影響。這就要求生物農業機器人不僅要具備與生物體靈活性相對應的加工能力,還要能夠適應多變的自然環境。要求農業機器人在視覺、知識推理和判斷方面具有相當的智能。
◆(3)農業機器人操作的復雜性。
農業機器人通常同時工作和移動。農業田間行走不是連接起點和終點的最短距離,而是具有範圍窄、距離長、覆蓋整個田面的特點。
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◆ (4)農業機器人的用戶
農業機器人的使用者是農民,而不是具有機械和電子知識的工程師,因此農業機器人必須具有可靠性高、操作簡單的特點。
(5)農業機器人的價格特征
工業機器人所需的大量投資由工廠或工業集團支付,而農業機器人主要是個體經營。如果不是低價,就很難普及。
在農業生產中使用機器人有很多好處:可以提高勞動生產率;解決勞動力不足的問題;改善農業生產者的安全和健康環境;提高工作質量等。
動詞 (verb的縮寫)農業收獲機器人的發展現狀
農業機器人出現後,發展迅速。在許多國家,農業機器人的研發中出現了多種類型的農業機器人。如今,新型多功能農業機器人已被廣泛應用,智能機器人將越來越多地取代人工,在廣闊的田野裏完成各種農活。
◆ 1.國外農業機械的現狀
目前,農業發達國家對果蔬收獲機器人的研究已經取得了很大進展,但離實用化和商業化還有很大距離。法國是最早研究水果采摘機器人的國家之壹。近年來,日本在收割機器人的研究方面進展迅速,但並未真正實現商業化。荷蘭收割機器人的研究工作也領先於很多國家,但研究的果蔬種類並不多。
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目前,收割機器人還沒有真正應用,主要是因為:
1)水果的識別率和采摘率不高,但破損率高;
2)果實平均采摘期較長;
3)收割機器人制造成本高。
◆ 2.國內農業機械現狀
中國是壹個發展中的農業大國,農業問題始終是關系中國經濟社會發展的根本問題。
但我國農業機器人在精度、效率、穩定性等方面與國外仍有壹定差距。
隨著新的農業生產模式和新技術的應用,機器人將越來越多地應用於農業生產。在農業中使用機器人是壹種質的提高勞動生產率的新方法,也是農業機械產品技術發展的標誌。
然而,由於農業生產的季節性、農產品的價格和農業作業的復雜性,對農業機器人的性價比和智能性提出了更高的要求,成為制約農業機器人研究和應用的瓶頸問題。因此,農業機器人技術將是新世紀的重點研究內容之壹。