在第七屆中國國際機(jī)器人高峰論壇服務(wù)機(jī)器人主題論壇現(xiàn)場，來自蘇州博田自動(dòng)化技術(shù)有限公司總經(jīng)理王蓬勃博士為了帶來了《人工智能與農(nóng)業(yè)機(jī)器人》的分享，令臺(tái)下觀眾收獲匪淺。不少觀眾表示，這還是第一次系統(tǒng)詳細(xì)的了解農(nóng)業(yè)機(jī)器人。（以下文字根據(jù)速記整理，僅供參考）

　　非常高興有這個(gè)機(jī)會(huì)跟大家分享一下我們這個(gè)團(tuán)隊(duì)做農(nóng)業(yè)機(jī)器人的一些心得，也重點(diǎn)說一下農(nóng)業(yè)機(jī)器人跟人工智能以及接下來產(chǎn)業(yè)的需求與發(fā)展，因?yàn)榻衲昀罱淌谠诒本]能趕過來，我代替李教授跟大家做一個(gè)報(bào)告。

 

　　今天我們聽了很多關(guān)于機(jī)器人方面的報(bào)告，大家對(duì)吃的問題可能不太關(guān)注。隨著中國城鎮(zhèn)化進(jìn)程的持續(xù)推進(jìn)，每年一千多萬人到城市里面，農(nóng)村勞動(dòng)力已經(jīng)越來越少了，現(xiàn)在中國誰在種地？未來中國誰來種地？如何種地？這是迫在眉睫的問題。

 

　　高端農(nóng)機(jī)裝備的現(xiàn)狀及需求。我國高端農(nóng)機(jī)裝備較國外相比差距較大，農(nóng)業(yè)市場中的大部分份額被歐美日韓占據(jù)。目前約有20家國外農(nóng)機(jī)企業(yè)進(jìn)入中國，7家設(shè)立北京總部投資，共投資建立23家制造基地。

 

　　亞洲、歐洲、美洲這幾個(gè)地區(qū)的農(nóng)業(yè)機(jī)器人發(fā)展比較早，也是進(jìn)展比較快的國家。從日本和韓國來看，他們主要在設(shè)施農(nóng)業(yè)和水田領(lǐng)域，包括嫁接、移栽、收獲、分選、產(chǎn)后加工技術(shù)，尤其是日本，投入農(nóng)業(yè)機(jī)器人研發(fā)是最早的，部分機(jī)器人已經(jīng)進(jìn)入市場，如植保無人機(jī)在十幾年前開始已經(jīng)在推廣使用了。

 

　　美國、德國、丹麥、英國這些歐美國家主要在大馬力拖拉機(jī)和大田作業(yè)機(jī)器人，他們的核心技術(shù)主要是GPS以及大田作業(yè)的集成裝備，以及果園管理的智能機(jī)器人。

 

　　像荷蘭、澳大利亞、新西蘭等國家畜牧業(yè)發(fā)達(dá)，在工廠化畜牧養(yǎng)殖加工方面機(jī)器人應(yīng)用比較普遍，產(chǎn)業(yè)化技術(shù)也比較成熟。

 

　　再看一下我國，我國在這個(gè)方面在上個(gè)世紀(jì)90年代剛剛開始進(jìn)入相關(guān)的研究，前期得到國家科技項(xiàng)目的支持，主要是涉及到收獲、施藥、大田除草、設(shè)施農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域，近年來在非結(jié)構(gòu)環(huán)境信息獲取、系統(tǒng)集成等方面取得了進(jìn)展。主要研究的單位包括中國農(nóng)業(yè)大學(xué)、中國農(nóng)機(jī)院、北京農(nóng)業(yè)信息技術(shù)研究中心、江蘇大學(xué)等等，企業(yè)基本還是處于空白的階段。

 

　　所以這給我們中國帶來了一個(gè)挑戰(zhàn)，因此在中國制造2025規(guī)劃中將農(nóng)機(jī)裝備產(chǎn)業(yè)列入十大重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域之一，在2015年起草的《農(nóng)業(yè)機(jī)械高端裝備創(chuàng)新工程實(shí)施方案》中，未來十年高端農(nóng)機(jī)裝備市場規(guī)模要突破5千億，農(nóng)機(jī)服務(wù)市場規(guī)模8000億元。從行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)看，未來高端農(nóng)機(jī)裝備的市場向智能化、信息化、集成化、服務(wù)化方向發(fā)展。

 

　　近幾年，像華為之類的企業(yè)已經(jīng)紛紛進(jìn)入智慧農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，他們認(rèn)為智慧農(nóng)業(yè)潛在的市場規(guī)模由15年的137億美元增長到268億美元，實(shí)際上這個(gè)數(shù)據(jù)是有點(diǎn)保守的。

 

　　人工智能與農(nóng)業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用結(jié)合

 

　　我們知道人工智能領(lǐng)域有機(jī)器視覺、圖象識(shí)別、AI算法、自然語言處理等關(guān)鍵技術(shù)，這些人工智能技術(shù)在農(nóng)業(yè)上有哪些應(yīng)用？其實(shí)應(yīng)用已經(jīng)有很多了，包括像果實(shí)探測(cè)、智能采摘這些都是需要視覺的技術(shù)，包括圖像定位、病害檢測(cè)、雜草的檢測(cè)，以及需要AI算法的果實(shí)識(shí)別、高效育種等等；當(dāng)前人工智能的語音處理主要針對(duì)人類語言，但有沒有想到動(dòng)物的語言呢？其實(shí)動(dòng)物的語言與其健康水平非常相關(guān)，在這個(gè)方面國外已經(jīng)開始進(jìn)行研究了，國內(nèi)現(xiàn)在還比較少。

 

　　農(nóng)業(yè)機(jī)器人它是一個(gè)什么樣的概念？簡單來說，農(nóng)業(yè)機(jī)器人是融合了傳感技術(shù)、自動(dòng)控制、機(jī)器視覺等機(jī)器人和人工智能技術(shù)，使在非結(jié)構(gòu)環(huán)境下作業(yè)的農(nóng)業(yè)裝備實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、智能化。這其中的難點(diǎn)就是我們講的在自然環(huán)境下的信息獲取，包括作物信息、動(dòng)植物生理生態(tài)感知傳感器件進(jìn)展緩慢，還有農(nóng)業(yè)機(jī)器人與農(nóng)藝適應(yīng)性技術(shù)等等。比如采摘蘋果跟摘草莓是一樣的嗎？這個(gè)當(dāng)然是不一樣的，存在大小、顏色、損傷的巨大差異，并且由于季節(jié)問題我們?cè)谑斋@季節(jié)可能需要24小時(shí)工作，所以農(nóng)業(yè)機(jī)器人能不能達(dá)到要求，這是一個(gè)很大的挑戰(zhàn)。

 

　　目前全球農(nóng)業(yè)機(jī)器人會(huì)在哪些方面會(huì)先進(jìn)行研發(fā)，類型有哪些呢？大概有這幾個(gè)方面。

 

　　一個(gè)是無人駕駛，無人駕駛汽車這些年是非?；馃岬?，而對(duì)于拖拉機(jī)的無人駕駛很多年前已經(jīng)開始研究了，目前已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)了在農(nóng)田無人駕駛，當(dāng)然它主要使用GPS導(dǎo)航，它工作的環(huán)境安全性相對(duì)來說不會(huì)那么高。另外聯(lián)合收割機(jī)的無人駕駛已經(jīng)開始研究。

 

　　還有一個(gè)是無人機(jī)，應(yīng)該說無人機(jī)的商業(yè)化應(yīng)用已經(jīng)進(jìn)入了我們生活當(dāng)中的方方面面，農(nóng)業(yè)的無人機(jī)應(yīng)該說把中國的無人機(jī)市場帶入了一個(gè)飛速發(fā)展的階段，主要集中在無人機(jī)植保和遙感探測(cè)領(lǐng)域。還有就是田間管理，包括中耕除草和精準(zhǔn)施藥，以及作物收獲、溫室管理、產(chǎn)后處理和動(dòng)物管理，這些領(lǐng)域已經(jīng)開始了大量的農(nóng)業(yè)機(jī)器人相關(guān)技術(shù)研究……

 

　　下面簡單介紹一下我們團(tuán)隊(duì)在農(nóng)業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域的進(jìn)展，我們團(tuán)隊(duì)主要來自于中國農(nóng)業(yè)大學(xué)，前期從科研起步，現(xiàn)在開始做農(nóng)業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化的工作，目前掌握了擁有國內(nèi)領(lǐng)先、國際先進(jìn)的農(nóng)業(yè)機(jī)器人核心技術(shù)，包括自然環(huán)境下信息獲取機(jī)器視覺處理技術(shù)、農(nóng)機(jī)自動(dòng)駕駛對(duì)行控制技術(shù)等。，我們的主要理念是要利用人工智能技術(shù)和機(jī)器人技術(shù)為現(xiàn)代農(nóng)機(jī)裝備提供智能化的解決方案。

 

　　團(tuán)隊(duì)的產(chǎn)業(yè)化工作主要以蘇州博田公司開展，同時(shí)在北京設(shè)立農(nóng)業(yè)機(jī)器人技術(shù)研發(fā)中心，經(jīng)過幾年的發(fā)展，已經(jīng)形成很好的專利體系和專利技術(shù)，涵蓋了工作環(huán)境、應(yīng)用環(huán)節(jié)，包括在采摘收獲、鋤草、分選等應(yīng)用環(huán)節(jié)，以及控制系統(tǒng)等方面做了相應(yīng)布局。同時(shí)公司仍然在承擔(dān)國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目，攻克水田拖拉機(jī)智能控制、經(jīng)濟(jì)作物收獲、溫室作業(yè)機(jī)器人等關(guān)鍵技術(shù)。

 

　　經(jīng)過多年的研發(fā)積累，我們團(tuán)隊(duì)主要掌握的核心技術(shù)體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

 

　　一、自然環(huán)境下信息獲取機(jī)器視覺處理技術(shù)大家看這張圖片就覺得它的難度在哪兒？就是常見溫室里面的西紅柿、黃瓜、葡萄這些生長的狀態(tài)，與工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用環(huán)境是有很大差異的，在自然條件下，沒有哪兩根黃瓜長得一模一樣，并且光線、位置、背景等因素非常復(fù)雜，這就為機(jī)器人進(jìn)行識(shí)別、定位、摘取帶來很大的難度。我們利用AI算法的視覺識(shí)別技術(shù)，把一些非結(jié)構(gòu)環(huán)境下的光轉(zhuǎn)化成主動(dòng)光鏡頭濾掉背景，另外采用一些快速識(shí)別算法進(jìn)行圖象處理，以及進(jìn)行嵌入式軟件開發(fā)，還有集成通訊與自動(dòng)控制，部分解決了這類問題。這是最核心也是最難的領(lǐng)域之一，我們目前的技術(shù)與國外處于同步的水平，沒有太大的差距。

 

　　二、高速視覺伺服控制技術(shù)和機(jī)器人化集成控制技術(shù)，拖拉機(jī)在每小時(shí)四五公里的行走速度下完成實(shí)時(shí)檢測(cè)和處理，需要高速視覺伺服控制技術(shù)，同時(shí)，農(nóng)業(yè)機(jī)器人不僅僅依靠視覺傳感器，還有一些激光、超聲等等相應(yīng)的多傳感器融合控制技術(shù)，你要把不同技術(shù)整合成一個(gè)可以生產(chǎn)制造及方便使用的整機(jī)裝備。

 

　　三、農(nóng)業(yè)機(jī)器人和和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式也就是農(nóng)藝的融合，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)利用機(jī)器換人，就需要做一些改進(jìn)以適應(yīng)農(nóng)業(yè)自動(dòng)化的操作；同時(shí)也要針對(duì)成熟的農(nóng)藝模式開發(fā)出相應(yīng)的農(nóng)業(yè)機(jī)器人。在這方面我們做了很多的深入研究。

 

　　我們的產(chǎn)品主要包括以下幾類：

 

　　第一智能鋤草機(jī)器人，它不但可以做到行間的鋤草，也可以做到兩株苗之間的鋤草。這種速度條件下的視覺處理以及整個(gè)液壓系統(tǒng)的執(zhí)行是最大的一個(gè)難點(diǎn)。目前國內(nèi)我們已經(jīng)開始在黑龍江、北京示范應(yīng)用，國外在歐洲相對(duì)來說已經(jīng)用的比較多了，但是國內(nèi)的話還比較少。在此基礎(chǔ)上，我們將視覺輔助駕駛和對(duì)行模塊單獨(dú)開發(fā)成產(chǎn)品，已經(jīng)在推廣應(yīng)用。

 

　　第二 果蔬采摘機(jī)器人，是通過雙目識(shí)別獲得精準(zhǔn)的信息，通過視覺算法判斷成熟度和采摘點(diǎn)位，然后這個(gè)左邊是我們正在調(diào)試的新一代機(jī)器人收獲過程，很完整的移動(dòng)機(jī)器人，包含移動(dòng)底盤、視覺導(dǎo)航、立體視覺空間信息的獲取。

 

　　第三智能植保機(jī)器人，我們?cè)诠麍@和溫室已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了遙控和全自主的作業(yè)，大面積應(yīng)用也可以靠GPS進(jìn)行自主作業(yè)。全部植保類產(chǎn)品已經(jīng)通過了國家的3C認(rèn)證，部分產(chǎn)品已獲得農(nóng)機(jī)推廣鑒定證書，進(jìn)入農(nóng)機(jī)補(bǔ)貼目錄。

 

　　未來我們主要依靠核心技術(shù)，開發(fā)更多農(nóng)業(yè)機(jī)器人產(chǎn)品，與現(xiàn)有產(chǎn)品整合，形成系統(tǒng)性的農(nóng)業(yè)機(jī)器人化生產(chǎn)整體解決方案，可以實(shí)現(xiàn)從移栽、嫁接、噴濕、巡檢、采收、分選到運(yùn)輸?shù)拳h(huán)節(jié)都可以通過機(jī)器人去完成，這代表著農(nóng)業(yè)機(jī)器人的發(fā)展和應(yīng)用方向。

 

　　總結(jié)：1.農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力短缺和作物的規(guī)?；瘶?biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)是農(nóng)業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的內(nèi)生動(dòng)力；2.農(nóng)業(yè)機(jī)器人技術(shù)具有復(fù)雜性和多樣性特點(diǎn)，關(guān)鍵技術(shù)仍待突破；3.農(nóng)業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)仍處在發(fā)展初期，但發(fā)展迅速，將成為繼工業(yè)機(jī)器人和服務(wù)機(jī)器人之后的另一大熱點(diǎn)；4.我國農(nóng)業(yè)機(jī)器人技術(shù)與國外差距不大，但產(chǎn)業(yè)化發(fā)展滯后。