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中国农业机器人发展及应用现状

林欢;许林云

【摘要】农业机器人技术能反映一个国家的农业机械化水平,而农业机械化水平义

是一个国家农业现代化水平的重要标志以日本、美国为代表的发达国家对农业机器

人的研究开始较早,已经取得了一些阶段性成果,果蔬采摘机器人、移栽机器人和嫁

接机器人等已经开始进入应用阶段中国的农业机器人发展较晚,目前仍处于起步阶

段,在精度、工作效率和智能性等方面落后于发达国家.中国研发的嫁接机器人能够

基本实现苗木的自动嫁接;采摘和除草机器人初步实现了智能化作业;生菜、穴盘苗

自动移栽机器人能够按照要求完成指定的移栽任务;果蔬分选机器人在分级方法、

分级系统、分选装置及其生产线等方而均取得了一定的研究成果;农田作业机器人

正处在自动化向无人化过渡阶段.总体上,中国农业机器人仍存在成本偏高、使用率

偏低、智能系统还不完善等问题,今后需进一步向高效化、智能化、精准化等方向

发展.

【期刊名称】《浙江农业学报》

【年(卷),期】2015(027)005

【总页数】7页(P865-871)

【关键词】农业机器人;农业现代化;展望

【作者】林欢;许林云

【作者单位】南京林业大学机械电子工程学院,江苏南京210037;南京林业大学机

械电子工程学院,江苏南京210037

【正文语种】中文

【中图分类】S24;TP242.3

农业机器人是现代农业发展出来的一种能够部分代替人类劳动的智能化、精准化的

机械设备[1]，多面向娇嫩性和复杂性的作业对象、非结构性的作业环境、特殊的

使用对象和价格[2-3]，是现代农业生产中不可缺少的环节，也是未来农业发展的

必然趋势。

自20世纪80年代开始，以日本为代表的发达国家纷纷启动农业机器人的研究开

发，嫁接、采摘、除草、移栽、分选和农田作业机器人相继研制成功，并陆续进入

应用阶段。我国的农业机器人发展较晚，目前仍处于起步阶段。虽然我国的科研人

员已经在自动嫁接、智能采摘和除草、水果分级生产线和导航方式等农业机器人研

究领域取得了一定的研究成果，但是整体发展水平和速度仍然不及发达国家。

日本、韩国、荷兰等国家很早就对蔬菜嫁接栽培技术进行了研究，并取得了一定的

研究成果。日本是开启蔬菜秧苗机械自动嫁接研究最早的国家，并已进入到实用阶

段。韩国的自动化嫁接技术还处在研究阶段，各项性能还不完善，没有完全形成商

品用于农业生产。育苗营养钵盘是专门用于嫁接苗的装置，日本和韩国目前已经能

够生产[4-5]。

我国研发的嫁接机器人目前已经实现了对蔬菜幼苗的快速、准确嫁接，克服了幼苗

柔嫩性、易损性和生长不一致的问题。但总体来说，自动化嫁接技术目前还处于试

验研究和样机推广阶段，尚未完全进入实用阶段。虽然嫁接机能够基本实现苗木的

自动嫁接，但是各类机械的自动化程度存在很大差别，仅有少数能够实现全过程自

动化嫁接。其中，嫁接采用的方法主要有靠接法、插接法、贴接法和劈接法。

靠接法是将砧木和接穗的舌形切口靠接在一起，然后用嫁接夹实现固定。切口愈合

之后，嫁接夹会被去掉，接穗的根会被断掉，从而保证嫁接苗的成活率。SJZ-1型

蔬菜嫁接机及“yupoos”嫁接机均采用靠接法，前者最高工作效率达310株·h-1，

可根据需要连续或断续工作，并有电子显示记数功能[6]；后者可靠性高、操作简

便，最高生产率达540株·h-1，成活率可达90%[7]。

插接法比靠接法更加容易操作，只需用打孔签在砧木上打孔，然后将切成楔形并去

根的接穗插入砧木中即可，嫁接苗不需夹持物的固定。自2004年开始研制的

2JC-350型、2JC-500型自动嫁接机和2JC-500旋转嫁接机均采用插接法。2JC-

350型嫁接机嫁接成功率高于90%，嫁接生产能力可达350株·h-1[8]；2JC-500

型嫁接机作业生产率可达450株·h-1[9]，还增加了断根作业步骤，增设了微调节

机构，并应用了铝型材，嫁接成活率大于88%[10]。

贴接法是当前应用最多的机械嫁接方式，操作简单，只需将削成斜面的砧木和接穗

贴靠在一起，然后用嫁接夹或塑料套管进行固定。由于贴接法在愈合期没有保留接

穗的根，所以嫁接苗的成活率不及靠接法高。1998年研制的2JSZ-600型自动嫁

接机器人嫁接速度达到600株·h-1，成功率可达95%以上，可完成砧木和穗木的

取苗、切苗、接合、固定、排苗等嫁接过程的自动化作业[7，11-12]。在此基础

上，基于图像处理技术的蔬菜嫁接机砧木自动定位系统也已研发成功[13]。

劈接