农业机器人12大应用方向，未来规模可至百亿

根据Tractica最近的一份报告，到2024年底，农业机器人的年出货量预计将达到594000台（2016年的年出货量仅为33000台）。接下来，我们将重点介绍机器人在农业中的一些重要功能和用例：

1. 农业机器人的种类

随着大数据及技术支撑型农业的兴起，越来越多的农业机器人开始出现在大众的视野中。拥有先进人工智能（AI）技术和内置分析系统的机器人正被广泛应用于各种场合。从农作物和牛群的管理，到奶牛管理、土壤监测和整体农业产量优化等。在这些技术的辅助下，农业生产实现了可持续发展。除了农业无人机和GPS驱动的智能拖拉机外，挤奶机器人、无人驾驶喷射直升机和物料管理系统也越来越受欢迎。对水资源的管理和灌溉是农业机器人带来可观收益的另一个领域。此外，还有“智能收割机器人”，以及用于农场库存管理的“智能”工具。简而言之，机器人正在对“数字农场”这一概念进行重新定义。有趣的是，农业机器人也为室内农业实践助力。

注：Clearpath Robotics、John Deere、AGCO和Lely等都是全球农业机器人行业的巨头。

2. 作物的微观监测

在美国，农业农场的平均规模是444英亩（这个数字在过去的几十年里一直相对稳定）。因而，对大型农田进行人工监测变得尤为困难，也增加了更多与农业相关的不确定性因素。为了降低这种风险，农业机器人和无人机就可以发挥它们的作用了。它们通常可以利用强大的传感器和测绘技术，为农民们带来全面、实时的作物信息。部分农业机器人，比如BoniRob，它可以非常接近地面作物，以便传递非常微观的作物信息。目前一些公司已经开始着手提供成套的农业硬件和软件分析工具。

注：一般而言，农业机器人系统包括5个关键组件：网络、卫星系统、农业机器人、智能手机或平板电脑以及物流单元。

3. 微型喷洒和除草

微型喷洒和除草机器人是目前很受欢迎的方式之一，它可以代替手工在田间喷洒农药。传统的人工喷洒和除草过于耗时，过度使用化学物质，造成浪费，还可能对环境产生不利影响。用于除草的农业机器人配备了先进的计算机“视觉”，可以准确识别受杂草侵害的区域，并在这些区域喷洒所需用量的杀虫剂。在某种程度上，这减少了除草剂的使用，也帮助农民减少了不必要的开支。此外，农民们还可以使用机器人来发现和铲除杂草（而非在杂草上喷洒化学物质清除）。每台农业机器人利用自动除草技术平均可以杀死约90%的害虫，同时节约75%的农药使用量。

注：激光技术也可用于某些农业机器人除杂草。准确的触觉感知能力也是一个好的除草/微喷机器人必须具备的。

4. 无人机和传感器的作用

到2017年1月，全球农业无人机市场的价值已经升至3250万美元（根据PwC的一份报告显示）。土地测绘、农田害虫探测和一般的作物检查等是无人机广泛应用的主要领域。事实上，农业无人机或许在不远的将来就能“互相沟通”并实现“团队合作”（例如，深度的农作物处理、灌溉管理和除草）。在智能农业生态系统中，传感器始终都起着至关重要的作用。例如，土壤湿度传感器可以持续跟踪土壤状况（例如湿度水平等），将数据发送到云端网络，并提醒农民适时进行灌溉。因此，水资源浪费也减少了。在新西兰，农民们用SmartN来追踪奶牛排尿的地点，因为这些地方就不需要任何肥料或化学品了，这样也可以减少化肥的使用。如果没有无人机和传感器的辅助，农业机器人的效用将非常有限。

注：到2020年底，农业无人机市场规模将达到29亿美元，比2015年同期增长近5倍。

5. 更有效地采摘、分类和收割

欧盟资助的农作物项目（农作物智能机器人）早已表明了这一点。目前专用于采摘和分类“无核小果”的应用程序已经开始进行测试和部署，这些应用程序通常具有这项工作所需的手工灵巧度（而小麦和玉米等作物可以很容易被收割机收割）。

国际领先的研究公司Octinion几个月前发布了一款草莓采摘机器人的样机。该机器人可以对70%的成熟草莓进行分类和采摘（日本Shibiya Seiki公司在2013年展示过一款类似的农业机器人）。

配备有真空清除机制和计算机视觉（这样对作物本身或果实都不会造成任何损害）的自动苹果采摘机器人开始进入人们的视野，预计它们将在未来几年内成为绝对的主流。

农业机器人的视觉系统使其能够测量果实的成熟度，检测果实上是否有灰尘，以及管理温度和风力条件。在传统农业中，农作物在收割时受损是很大的一个问题，而农业机器人的出现无疑可以消除这种担忧。

注：Abundant机器人公司（美国加州）和FF机器人公司（以色列）都在进行苹果采摘机器人的试运行。产品中内置的人工智能传感器还可以让农民明确作物的收割时间。

6. 机器人耕作的主要驱动力

到2024年，全球农业机器人市场的年收入将超过740亿美元。全球人口呈指数级增长，可以说是机器人精准农业快速发展背后的最主要的因素，因为要养活的人口更多，土地资源总量有限，产量必须最大化。使用农业机器人和智能农业技术可能产生巨大的规模经济效益。

一方面，农场工人的工资占农业总支出的41%，这也促使农场主用农业机器人来替代部分劳动力。

另一方面，缺乏足够的劳动力也是原因之一。现在大多数年轻人对传统农业都不感兴趣。不断增长的粮食短缺水平、持续的气候变化，现有的人工农业瓶颈（以及不确定性和低产量），都使得人们转而使用农业机器人作为可行且高效的人工替代品。物联网对农业的影响持续增强，农业机器人刚好为其提供了诸多的便利。

对于农业机器人行业来说，并非一切都一帆风顺。目前技术本身相当分散，农民普遍缺乏意识，存在基础设施问题，机器人在农业中的好处可能不会在短期内实现。但是随着农业技术标准的进一步发展，这些问题都将逐步得到解决。

7. 农业机器人进行种植和播种

2016至2017年，印度近16%的水果和蔬菜产量流失，谷物的浪费率也高得惊人。实际上，很多浪费都发生在播种的时候。然而这仅仅是由于农民使用过时的方法从移动的拖拉机上喷洒种子（使用所谓的“播种机”），从而造成了浪费。

拥有高尖端地理测绘功能的农场机器人可以有效防止这种浪费。这些农场机器人能够准确地确定所有相关的土壤特征，从而使种子在正确的时间播撒在正确的位置。

它们还可以为苗圃自动化提供动力，确保对所有的温室培植进行优化，比如盆栽、播种和仓储。精确播种，在某种程度上，就是让作物从种子到最后成熟收割的可能性最大化。

注：随着全球城市化的快速发展，农业机器人正帮助创建、管理和维护室内农场（在城市环境中）。在香港，这样一个农场机器人系统可以减少95%的用水量，同时植物的生长也大大加快。

8. 无人驾驶技术和机器人的崛起

智能拖拉机已经存在很长时间了，但由于某些因素，这项技术仍发展很慢。其中最主要的是传感器相对较高的价格（对于普通农户来说，这可能是一个主要的因素），缺乏相关知识导致的不信任，以及监管问题。但展望未来，农业机器人肯定有潜力引入无人驾驶的农业技术。

预计到2028年，智能拖拉机的总出货量将达到70万辆，到2038年，将售出4万多辆5级拖拉机。据专家称，2024年将是农业机器人的“触发年”，之后出货量将开始大幅加速。农场自动化配套的成本也将开始逐步下降，进一步推动大规模使用。“智能农业机器人”并不会完全取代人类在农业领域的地位，但在可预见的未来，它们将成为自主精准农业的代表性产品。

9. 挤奶机器人等的应用

到2017年第三季度，全球已有34000多台挤奶机器人（简称RMS）在农场投入使用。在挤奶之前，它们会在奶牛的乳房上喷洒“安全”消毒剂，而非处理细菌感染的风险和牛奶产量低的问题。更重要的是，这些机器人还会帮助动物“准备”挤奶，这确保了获得的牛奶的量和质都是最佳的。根据经验，挤奶的频率必须在整个泌乳周期中稳步下降。目前挤奶机器人价格高昂（一台能挤50-70头奶牛的机器人大约价值175000美元），但随着市场发展，预计成本将会下降。通过适当的管理和规范的操作（对劳动力的培训也至关重要），挤奶机器人具有很明显的优势。虽然一开始可能并不明显。

10. 修剪和切割作物

农田里作物种子之间的理想间距应该是多少呢？怎样才能使作物健康生长的可能性达到最佳呢？从传统来看，农民们一般凭借经验和猜测。不过，现在专门的农业机器人能够测量植物的“正确”密度，从而实现最佳的生长（这些机器人通常会降低作物种植的密度）。这就是所谓的“细化”。农业机器人还可以被用来对作物进行修剪或切割，以促进它们的健康生长。无论是“修剪”还是“切割”作物，农业机器人都使用了高尖端的计算机视觉技术。目前葡萄酒行业已经实现了自动修剪（葡萄园机器人Wall-Ye），而且蓝莓修剪机器人也已开发出来。

注：去年，蓝河科技公司（Blue River Technologies）生产的生菜机器人获得了“农业杰出产品创新”奖。

11. 农业机器人仍需技术改进

即便如此，问题仍然存在。首先，缺乏统一有效的监管对设备制造商和农民来说都是一个大问题。机器人的定位精度也待提高（这反过来将使除草、灌溉、作物监测和其他活动更加有效）。农场机器人对人类和环境的安全系数仍然存在疑问。此外，目前也不确定谁来承担责任，万一意外事故发生的话。而且为了进行准确的分析（例如，在采摘前确定水果的成熟度），机器人需要考虑温度波动和光线变化等外部因素。安装和部署农业机器人需要较大的投资，除非技术得到适当的改进，否则它们将无法提供物有所值的服务。

注：精准灌溉在全球范围内迅速普及。与传统灌溉方法相比，它有两个重要的优势：首先，以前无法延伸到的地区现在可以到达了，其次，可以单独针对作物。

12. 机器人牧羊

牧牛是最古老的，同时也是最棘手的工作之一。农业机器人可以以无人机的形式，使这一过程实现自动化。爱尔兰和新西兰已经开始使用无人机来管理羊群了。这些无人机可以进行远程操作，而且它们会持续跟踪以确保没有家畜走散。

另一方面，这些无人机的电池寿命很短（约20-25分钟），价格却很贵（Q500无人机售价1299美元）。在澳大利亚，许多牧场主使用直升机进行放牧。对他们而言，无人机是一个更好的选择，相对于人工养殖，也更便宜。

注：由于农场机器人的出现，农业施肥也发生了革命性的变化。例如，Rowbot的农业机器人就确保了氮肥的有效利用。

总结

35斗发现，尽管农业机器人具有诸多优势和强大的功能，但目前仍处于起步阶段，还存在较多的不足之处。一旦这些问题得以解决，农业机器人将更多地出现在我们的视野中。如果您也关注农业机器人的发展，请持续关注我们。

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