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农业机器人的发展及应用

农业机器人是机器人技术在农业生产上的应用，是在计算机软件系统控制下，能够适应农业生

产环境、适应农作物种类，具有感知和自主决策等功能，进行某一农业生产作业的机电一体自动化设

备。农业机器人是靠自身动力和控制能力进行农业生产的机器，一般由执行机构、驱动系统、感知系统

和控制系统等组成[1]。农业机器人代替人工进行耕、种、播、施肥、施药、收获等农业生产任务，对

农业生产的规模化、多样化、精准化起着重要作用。目前，无人驾驶拖拉机、植保无人机、水果和蔬菜

采摘机器人、除草机器人、施肥机器人、喷药机器人已经在农业生产中得到应用[2]。这些应用提高了

农业生产力，改变了农业生产模式，缓解了劳动力不足，初步改善了农业生产环境，为农业工厂化生产

提供了条件。

1农业机器人在京郊应用的可能性与必要性分析

为解决人口老龄化、劳动力短缺、人工成本过高等问题，欧美、日本等国家在农业生产的很多

环节应用了农业机器人。食品需求压力、农田集约化、环境气候变化、设施农业增长、农业自动化普及

等，刺激了农业机器人需求的增长。农业机器人在北京地区的应用受以下方面的影响。

1.1可能性农业机器人的应用

首先受到经济效益因素的制约。按照经济效益的理论，若应用农业机器人，可提高工作效率、

降低生产成本、增加经济效益。农业生产作为一种繁重的生产活动，人工成本支出占到总成本的50%。

若采用农业机器人能降低成本支出超过10%，农业机器人的应用就能实现。例如在果蔬采摘作业中，当

采摘机器人能够达到人工采摘的速度，1台果蔬采摘机器人便可以完成4个工人的工作。据测算，在大

田作业中应用除草机器人可使除草成本减少20%曰而在有机农业生产中这一降低比例可达50%。另外，

随着人工智能、云计算、计算机硬件等的快速发展，农业机器人的生产制造成本降低，农业生产的人工

成本上涨。当2种成本达到平衡点后，农业机器人替代人工就成为必然。

1.2必要性

1.2.1应用农业机器人有助于缓解京郊农村劳动力短缺问题。据统计，北京人口老龄化比例超

过了24%，人口老龄化造成劳动力减少，农业作为劳动艰苦、作业环境差的弱势行业，劳动力短缺更加

突出。应用农业机器人，可以降低劳动强度，解决劳动力短缺以及谁来种地的问题。应用无人驾驶农机

可以24h进行播种、施肥和耕作等生产作业。

1.2.2应用农业机器人有利于农业绿色可持续发展。为了解决温饱问题，为了从不断减少的土

地上生产出更多的粮食、原料，传统农业生产往往以单纯追求高产量为目标。为了获得高产量，人们在

土地上使用过多的化肥、农药，抽取更多的地下水资源进行灌溉。在获得高产的同时也导致农产品品质

下降，土壤退化、养分流失，农药、化肥残存流入地下水，污染河流、大气，使生态环境遭到破坏。绿

色生态农业是现代农业发展的目标，在保证作物的产量和质量的同时，减少化肥、农药的使用，降低农

业对土壤、水等环境的影响。根据土壤、作物的具体情况应用农业机器人，可实现化肥和农药施用量的

精准控制，实现绿色生态农业的发展目标。据陈勇[3]研究发现，自动除草机器人通过切割杂草并在切

口处涂抹除草剂的方法，可节省农药90%。智能喷药装置可使农药施用量降低66%耀80%，可使目标作

物的雾滴沉降率提高2.5~3.7倍，可使农药的飘移量减少62%~93%。此外，变量施药技术还能降低杂草

的抗药性，降低地下水和土壤沉积物中农药含量。采用施肥机器人可以根据不同类型土壤的实际情况，

制定针对性的施肥策略，准确计算减少的施肥总量，在降低成本的同时，减少氮、磷元素等对土壤的影

响，改善地下水质，减少温室气体排放，降低农业生产能耗。

2北京地区农业机器人发展应用现状

北京农业以现代都市农业为特点，在野国家农业可持续发展试验示范区冶的指引下，突出绿色

发展主题，坚持落实节水、节肥、节药，组织开展土壤污染防治和改良工作，实施化肥农药使用减量行

动计划，提升农业生态服务水平。突出高端高效主题，打造都市现代农业产业带，大力提升农业质量效

益。继续推进落实野调转节冶，力争农业粮田5.33万hm2、菜田4.67万hm2渊设施农业2.37万hm2

冤、鲜果园6.67万hm2。近年来，随着设施农业、精准农业和农业机器人等高端农业装备的发展，以

及土地流转与农业生产规模化、集约化发展，人工成本不断攀升，农业机器人的应用逐渐成为必然。

2.1农业