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农业机器人现状与展望.pdf

农业机器人现状与展望.pdf

这份文档是一份关于农业机器人现状与展望的报告，主要内容可以总结如下：

一、农业机器人产业需求背景

  • 劳动力短缺: 农业劳动力面临短缺和老龄化，需要机器人替代人工作业。
  • 生产效率需求: 为了满足全球对粮食的需求，需要提高农业生产效率。
  • 智能化和精准化: 农民需要在相同的土地上更精确、高效地生产食物，并减少对环境的影响。

二、农业机械发展历程

  • 农业机械 1.0: 依靠人力物力、简易机械。
  • 农业机械 2.0: 纯机械式农业装备。
  • 农业机械 3.0: 电气自动化、卫星导航、监测等。
  • 农业机械 4.0: 自主精准作业机器人系统。
  • 技术变革推动社会生产力发展: 技术的进步为社会带来了生产力的飞速发展。

三、农业机器人定义与基本组成

  • 定义: 替代人工作业的高端智能农业机器。
  • 基本组成: 多维感知、智能决策、精准执行。

四、典型农业机器人与关键技术

报告介绍了多种农业机器人类型，包括：

  • 巡检、作物表型、放牧机器人: 关键技术包括农业机器人移动平台、机器人导航、作物表型分析、路径规划、智能决策和物联网。
  • 对靶施药、施肥机器人: 关键技术包括农业机器人移动平台、机器人对行导航、作物检测、对靶控制、路径规划、智能决策和物联网。
  • 精准除草机器人: 关键技术包括农业机器人移动平台、机器人对行导航、大数据、杂草与作物检测、执行器设计、视觉伺服、路径规划、智能决策和物联网。
  • 剪枝机器人:
  • 果蔬采摘机器人:

五、农业机器人发展展望

  • 短期趋势（未来3-5年）: 专用农业机器人将逐步进入农场。应用包括对靶施药、病虫害防治机器人、精准除草机器人、果园运输机器人和果蔬采摘机器人。技术突破包括复杂环境下精准感知技术提升、手-眼-脚-脑协同问题的解决、采摘机械手和专用机械臂等核心部件的国产化，灵巧操纵技术的提升，大模型技术在规划与决策领域的应用。
  • 长期趋势（未来5-20年）:
    • 通用农业机器人: 逐步实现“一机多用”。
    • 多机协同: 多个机器人协同作业。
    • 边-端-云协同: 实现边缘计算和云端协同。

六、目前存在的问题

  • 复杂环境下的感知不精准: 包括果实遮挡、光照变化等问题。
  • 动态环境下的手-眼-脚-脑协调难: 系统延迟导致协调困难。
  • 末端执行器操作不灵巧: 草莓采摘、果实采摘容易损伤果实。
  • 效率问题: 感知、规划、控制和机械臂性能制约效率。
  • 持续作业难: 故障检测与恢复能力不足。
  • 智能程度低、适应性差: 缺乏通用性。
  • 成本高: 降低成本是关键。

七、技术创新

  • 自主、智能、共融、协作是未来机器人发展趋势。
  • 关键技术：
    • “眼”：智能感知。
    • “脑”：决策控制。
    • “手”：灵巧执行。
    • “脚”：自主移动。
    • 系统集成：机器人本体设计，机器人智能控制系统设计，边-端-云协同，IoT+大数据+AI。
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