农业机器人的应用与发展现状.doc

农业机器人的应用与发展现状 摘要：本文总结了农业机器人的产生背景，概括了农业机器人的特点，并针对目前农业农业机器人的应用现状做了全面概述，并从国内外各个国家的农业机器人的研究状况概述了当前机器人的发展现状。 关键词：农业机器人 应用现状 国内外发展现状 ?? 1、农业机器人的开发背景 随着电子技术和计算机技术的发展，诞生于美国的智能机器人技术正越来越被世界各国所重视，它已在许多领域得到了广泛的应用。在农业生产中，由于易对植被造成损害、易污染环境等原因，传统的机械通常存在着这样或那样的缺点。为了解决这个问题，国内外都在进行农业机器人的研究。智能化和自动化技术的长足进展，为应用于非结构化环境的农业机器人开发打下了坚实的理论基础，如近几年出现的耕耘机器人、嫁接机器人、农药喷洒机器人、瓜果采摘机器人、温室管理机器人等???戴乃昌.农业机器人的发展和应用初探[J]．农机化研究,2009（2）: 241 ～243. ??，都是现代高科技在农业上综合运用与发展的结果。使用农业机器人可以提高劳动生产率,解决劳动力的不足改善农业生产环境，防止农药、化肥等对人体的伤害提高作业质量。农业机器人相对于传统农业机械能够更好地适应生物技术的新发展，农业机器人的问世，有望改变传统的劳动方式，改善农民的生活劳动状态。 我国是一个农业大国,虽然农业人口众多，但随着工业化进程的不断加速，可以预计农业劳动力将逐步向社会其它产业转移，实际上进入21世纪后，我国将面临着比世界任何国家都要严重的人口老龄化问题，农业劳动力不足的问题将日益凸现???闫树兵,姬长英. 农业机器人移动平台的研究现状与发展趋势[J].拖拉机与农用运输车,2007,24（5）:13～15. ??。在日本、美国等发达国家,农业人口少随着农业生产的规模化、多样化、精确化,劳动力不足的矛盾越来越突出,许多作业项目如蔬菜、水果的挑选与采摘等都是劳动密集型工作,再加上农时季节要求,劳动力短缺的问题越来越突出。因此，世界各国对农业机器人非常重视，投入了大量的资金和人力进行机器人的研究开发。 近年来，随着工业机器人的高速发展与广泛应用，在农业领域的机器人也发展很快，预计21世纪将是农业机器人的时代???胡桂仙,于勇,王俊农业机器人的开发与应用[J].中国农机化,2002,(05):45-47. ??。 2、农业机器人的特点 农业机器人是一种以农产品为操作对象、兼有人类部分信息感知和四肢行动功能、可重复编程的柔性自动化或半自动化设备。它能减轻劳动强度, 解决劳动力不足, 提高劳动生产率和作业质量, 防止农药、化肥等对人体的伤害???田素博;国内外农业机器人的研究进展[J].农业机械化与电气化,2007,(02):3-5. ??。 2.1作业对象的娇嫩性和复杂性 农作物具有软弱、易伤的特性, 且其形状复杂, 生长发育程度不一, 相互差异很大。 2.2作业环境的结构性不统一 随着农作物时间和空间的变化, 机器人工作环境也是变化的、未知的。作物生长环境除受地形条件的约束外, 还直接受季节、天气等自然条件的影响。这就要求农业机器人要在视觉、推理和判断等方面具有相当的智能。 2.3作业过程的复杂性 农业领域的行走不是从出发点到终点的直线行走, 而是具有范围狭窄、距离较长和遍及整个田间表面等特点。通常是农业机器人作业与移动同时进行而且工作时具有特定的位置和范围。 2.4操作对象和价格的特殊性 农业机器人的操作者农民，并不具备较高的机械电子知识水平，因此农业机器人还必须具备非常高的可靠性和操作简单的特点。另外农业机器人是以个体农民经营为主，如果不具备价格优势，就很难得到普及应用???赵匀,武传宇,胡旭东等.农业机器人的研究进展及存在的问题[ J].农业工程学报, 2003,19(1):20-24. ??。 3、农业机器人的应用现状 农业生产大致可以分为两类：一类是在大面积农田中进行作业的土地利用型农业，另一类是在温室或植物工场中进行作业的设施型农业。农业机器人根据解决问题的侧重点不同，用于前者的称为行走系列农业机器人，用于后者称为机械手系列机器人 NOTEREF _Ref310394454 \h  NOTEREF _Ref310394454 \f \h ???。 3.1 行走系列农业机器人 行走系列农业机器人的主要目标的自主行走，边行走边作业。它的作业条件受地理环境的影响。因此要保持机器行走的速度与姿势，从而得到高质量作业，是目前开发此类农业机器人必需解决的问题，下面介绍几种活跃在农田中的机器人。 3.1.1自行走耕作机器人 自行走式耕作机器人是在拖拉机的基础上加上方位传感器和嵌入式智能系统等, 可在耕作场内辨别自身位置, 推动执行机构动作, 实现无人驾驶; 配上各种农具, 能进行各种田间作业