农业机器人现状与展望

报告主要探讨了农业机器人的产业需求、典型机器人与关键技术、发展现状、存在问题、发展趋势以及技术创新等方面，为农业机器人领域的发展提供了全面的分析与展望。

1. 产业需求背景：农业生产环节众多，如大田作物的耕地、播种，果园作物的灌溉、采摘等，且当前面临诸多挑战。一方面，西方劳动力短缺、不稳定且成本高昂，以草莓采摘为例，疫情期间季节性采摘工缺乏严重影响生产 。另一方面，据FAO测算，到2050年世界需增加60%食物生产，农业生产效率亟待提高。同时，世界和中国农业劳动力占比下降，中国还面临劳动力老龄化问题，农业劳动力短缺日趋严重，急需农业机器人替代人工作业。
2. 典型农业机器人与关键技术：涵盖多种类型，巡检、作物表型、放牧机器人，关键技术包括移动平台、导航、表型分析等；对靶施药、施肥机器人，涉及对行导航、作物检测等技术；精准除草机器人，运用杂草与作物检测、执行器设计等技术；剪枝机器人，采用点云配准、多传感融合等技术；果蔬采摘机器人，融合视觉伺服、路径规划等技术。此外，团队还研发了具有独立产权的采收一体式番茄串采和草莓采摘机器人。
3. 发展现状与问题：农业机器人产业化程度不一，移动平台、对靶施药机器人等已产业化，精准除草、果园运输机器人接近产业化，而果蔬采摘、剪枝机器人离产业化仍有较大距离。存在的问题包括复杂环境下感知不精准、动态环境下手 - 眼 - 脚 - 脑协调难、末端执行器操作不灵巧、效率低、持续作业难、智能程度低以及成本高、适应性差等。
4. 发展趋势与技术创新：短期来看，未来3 - 5年，对靶施药、病虫害防控等机器人将大量使用，精准除草、果园运输机器人逐步推广，果蔬采摘机器人初步应用，同时在感知技术、核心部件国产化等方面取得突破。长期而言，未来5 - 20年，通用农业机器人（一机多用）、多机协同、边 - 端 - 云协同将成为发展方向。在技术创新上，深度学习、新材料、触觉反馈等新技术将被引入，智能农业机器人系统关键技术涵盖智能感知、决策控制、灵巧执行、自主移动等多个方面，还涉及Agri - ROS操作系统、边 - 端 - 云协同和系统集成等 。