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机器人在农业中的应用 王泽京 甘肃农业大学工学院 农业电气自动化，甘肃 兰州 730070 摘要：本文介绍了农业机器人的研究现状及发展前景。农业机器人是21世纪农业机械的发展趋势之一。为此，综述了发达国家及我国各种农业机器人研究及应用现状，介绍了几种典型的农业机器人的研究成果及其各自特点。  关键词：农业机器人；应用；农业机械 1 引言 在人类历史发展的长河中，种种困难、矛盾、问题不断涌现，大量新事物也随产生，而新事物的产生正好是克服困难、化解矛盾、解决问题的最好答案，机器人也不例外。随着科学技术的不断发展，人类为了把自己从危险、恶劣、繁重的工作环境中解放出来，人类就想到制造一种机器来代替人们去完成本该由人类自己来完成的工作，机器人就这样诞生了。 “机器人”这一概念它本身就意味着它不是一种普通的机器，而是具备人的某些能力，比如：会思考、会产生感情、能进化，但机器人的外形并不一定象人。“机器人”这一概念的来源还得提到一部科幻剧本《罗萨姆的万能机器人》，这部作品是捷克作家雷尔·卡佩克于1920年发表的，基本剧情是这样的：罗萨姆公司把机器人作为人类生产的工业产品推向市场，让它去充当劳动力，以呆板的方式从事繁重的劳动，后来罗萨姆公司使机器人具有了感情，再工厂和家务劳动中机器人成了必不可少的成员，该剧预告了机器人的发展对人类社会的影响。在剧本中，卡佩克把捷克语“Robota”（农奴）写成了“Robot”（机器人），这就是“机器人”这一概念的来源，也是人类社会首次使用“机器人”这一概念[1]。 随着机器人技术的快速发展，机器人已不仅仅局限在某一领域，而是多种学科交叉、多元化方向发展。机器人技术是一个国家高科技水平的重要标志和体现，受到人们的重视和关注。尤其是发达国家对机器人技术的研究和应用最为突出，特别是日本，它是机器人技术的领头军，我国对机器人的正真研究始于20世纪80年代，起步晚，从总体上看，远远落后于发达国家，但在某些技术上已进入世界先进行列。 随着电子技术和计算机技术的发展，智能机器人已在众多领域得到了日益广泛的应用。在农业生产中，由于易对植被造成损害、易污染环境等原因，传统的机械通常存在着这样或那样的缺点。为了解决这个问题，国内外都在进行农业机器人的研究，特别是一些发达国家，农业人口较少，劳动力问题突出，对农业机器人的需求更为迫切。同时，农业机器人相对于传统农业机械能够更好地适应生物技术的新发展。就我国而言，由于机械化、自动化程度比较落后，农业机器人的问世，有望改变传统的劳动方式，改善农民的生活劳动状态。因此，世界各国对农业机器人非常重视，投入了大量的资金和人力进行研究开发。 2 农业机器人的研究现状 当前, 在农业机器人研究方面, 日本居于世界各国前列, 但由于各种因素的制约, 农业机器人也还远远没有普及。虽然日本是一个经济强国，但农业经营规模小，农作物生产成本高，使得农产品的竞争力不够，并且农业就业人口中年轻人比率下降，生产者高龄化和女性化严重，难以承担重体力劳动。为了改变这一情况，早在上世纪70年代末80年代初，日本就已实现了农业机械化。另外，在其它国家也已陆续发展了农业机器人。近年来，随着工业机器人的高速发展与广泛应用，在农业领域的机器人也发展很快，预计21世纪将是农业机器人的时代。 现在已开发出来的农林业机器人有耕耘机器人、施肥机器人、除草机器人、喷药机器人、蔬菜嫁接机器人、收割机器人、水果采摘机器人、林木修剪机器人、果实分拣机器人等。 2.1 耕作机器人 耕耘作业是一项既繁重又单纯的作业，因此它倾向于使用农业机器人，并已达到实用化阶段。耕耘机器人是在原有的拖拉机上加上一些磁方位传感器、电脑等自动调整机构从而能辨别、判断自身位置和前进方向。在1993-1997年，日本生物系特定产业技术研究推进机构的机电技术研究室开发一耕作机器人，该机器人在耕作场内可进行包括能辨别、判断自身位置和前进方向的无人操作，其耕作效率与有人操作时相同。法国研制出用微机控制的拖拉机，工人只要与计算机对话，按动键盘发出指令，就可以完成各种操作。另外在车辆的定位和引导研究上也有一系列的发展：1994年芬兰开发出利用GPS和左右两轮的转速差进行导航的小型履带式车辆；另外，拖拉机的自主行走也有的是用光纤陀螺罗盘和超声波速度计来确定方向和距离。 2.2 喷农药机器人 这种机器人外形像一部小汽车, 机器人上装有感应传感器、自动喷药控制装置以及压力传感器。在果园内, 机器人沿喷药作业路径铺设的感应电缆产生的电磁信号行走。机器人控制系统能根据传感器接受的树木信号自动控制喷药,并可识别方向而自动转弯。机器人前还有两个障碍物感应器, 可以检测到左右距离内的情况, 遇有障碍就停止行走和喷药。使用机器人喷药, 不仅工作人员避免了农药对人的伤害, 还可以人管理