农业机器人的发展现状及趋势.pdf

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1、2014年2月农机化研究第2期农业机器人的发展现状及趋势11111231姬江涛，郑治华，杜蒙蒙，贺智涛，杜新武，崔丽慧，刘庆，何亚凯(1．河南科技大学车辆与动力工程学院，河南洛阳471003;2．重庆卓格豪斯机械有限公司，重庆401329;3．河南省煤田地质局三队，河南新乡453003)摘要:农业机器人是农业机械的高等类型，在降低农民劳动强度、改善农民劳动环境和提高作业效率等方面具有重要意义。为此，对农业机器人的发展历程做了简要概括，并对农业机器人的定义及其工作能力进行了解释说明。根据应用领域，

2、对农业机器人进行了分类，讨论了其在国内外的研究现状与应用情况，并分析了农业机器人在现实应用中存在的问题。在此基础上，对农业机器人的发展趋势做出了预测，旨在为以后的研究提供理论参考。关键词:农业机器人;发展现状;趋势;智能化中图分类号:TP242．3文献标识码:A文章编号:1003－188X(2014)02－0001－04DOI:10.13427/j.cnki.njyi.2014.02.001械技术等多种前沿科学技术于一身。1984年，由京都0引言大学近藤直教授首次成功将机器人引入农业工程领机器人

3、的概念于1921年由捷克科学家KarelCa-域。随着农业生产的日趋工业化、规模化和精准化，pek首次提出;之后，1953年美国麻省理工学院成功农业机器人研发已经成为农业工程领域的科研重点研制出第1台数控机床，并在此基础上完成了数控技之一，其在育苗、移苗、嫁接和农产品收获等方面均得术(NCT)与机械手组合作业，标志着第1台工业机器到了初步应用。农业机器人在提高农业生产力、改变人的诞生;1959年，德沃尔与美国发明家约瑟夫·英农业生产模式、解决劳动力不足以及实现农业的规模格伯格联合成立世界上第1家

4、工业机器人制造公司;化、多样化和精准化等方面显示出了极大的优越［1］1978年，美国Unimation公司推出通用工业机器人性。受技术水平、从农劳动力市场以及经济现状等PUMA，工业机器人制造技术趋于成熟。此后，经30多方面因素的制约，农业机器人在各国均未得到广泛余年的理论发展，随着工业机器人理论研究及技术应应用。用的日益深入，机器人逐渐被应用于其他领域，并形1农业机器人的发展现状成普遍接受的机器人定义:可编程的多功能操作装置，通过可变的、预先编程的运动完成各项指定任务。1．1农业机器人的特点目

5、前，机器人分为两大类，即工业机器人和特种机器1)农业机器人作业季节性较强。农产品生产的人。所谓工业机器人，就是面向工业领域的多关节机季节性较强，并且农业机器人的针对性较强、功能单械手或多自由度机器人;而特种机器人则指除工业机一。因此，农业机器人的使用也具有较强的季节性，器人之外的、用于非制造业并服务于人类的各种先进从而造成农业机器人的利用率低，增加了农业机器人机器人。的使用成本。农业机器人以完成农业生产任务为目的，隶属于2)农业机器人作业环境复杂多变。工业机器人特种机器人范畴，是一种兼有四肢行动

6、、信息感知能作业环境比较固定，而农业机器人的作业环境一般难力及可重复编程功能的柔性自动化或半自动化智能以预知。因此，农田作业的机器人需要有较强的环境农业装备，集传感技术、监测技术、通讯技术及精密机识别能力，且还要对不同环境有不同的动作反应。［2］3)作业对象的娇嫩和复杂性。农业机器人的收稿日期:2013－02－26作业对象是农作物，而农作物的娇嫩性对农业机器人基金项目:河南省教育厅自然科学研究项目(2010A210004);河南省的动作提出了更高的要求:农业机器人的执行末端与科技攻关项目(112

7、102210101)作业对象接触时需要进行柔性处理;农业机器人的作作者简介:姬江涛(1965－)，男，河南偃师人，教授，硕士生导师。通讯作者:贺智涛(1979－)，男，河南新乡人，讲师，博士研究生，(E业对象形状复杂，农作物的生长发育受周围环境的影－mail)hezt79@163．com。响较大，因此农作物的空间形态具有很大的不确定·1·2014年2月农机化研究第2期性，从而要求农业机器人对不同的空间形态进行判位。我国在农业机器人领域起步较晚，技术水平和发断，以实现不同的动作。达国家存在一定的差

8、距。［2］4)农业机器人使用对象的特殊性。农业机器人的使用对象是农民。随着人口老龄化程度的提高，从事农业生产的人口也将步入老龄化时代。因此，需要农业机器人必须具有高可靠性和操作简单等特点。［2］5)农业机器人价格的特殊性。农业机器人的前期研发投入较大，结构复杂，制造成本较高，导致价格昂贵，超出了一般农民的承受能力。1．2农业机器人的分类1．2．1大田生产农业机器人大田用农业机器人有大田播种机器人、大田收获机器人、大田植保机器人、大田耕作机器人以及大田移栽机器人等。大田果蔬采摘作业是生产链中最耗时