在第七屆中國國際機器人高峰論壇服務機器人主題論壇現(xiàn)場，來自蘇州博田自動化技術(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)機器人》的分享，令臺下觀眾收獲匪淺。不少觀眾表示，這還是第一次系統(tǒng)詳細的了解農(nóng)業(yè)機器人。（以下文字根據(jù)速記整理，僅供參考）

　　非常高興有這個機會跟大家分享一下我們這個團隊做農(nóng)業(yè)機器人的一些心得，也重點說一下農(nóng)業(yè)機器人跟人工智能以及接下來產(chǎn)業(yè)的需求與發(fā)展，因為今年李教授在北京沒能趕過來，我代替李教授跟大家做一個報告。

 

　　今天我們聽了很多關(guān)于機器人方面的報告，大家對吃的問題可能不太關(guān)注。隨著中國城鎮(zhèn)化進程的持續(xù)推進，每年一千多萬人到城市里面，農(nóng)村勞動力已經(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)機裝備的現(xiàn)狀及需求。我國高端農(nóng)機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)機企業(yè)進入中國，7家設立北京總部投資，共投資建立23家制造基地。

 

　　亞洲、歐洲、美洲這幾個地區(qū)的農(nóng)業(yè)機器人發(fā)展比較早，也是進展比較快的國家。從日本和韓國來看，他們主要在設施農(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)機器人研發(fā)是最早的，部分機器人已經(jīng)進入市場，如植保無人機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和大田作業(yè)機器人，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器人。

 

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

 

　　再看一下我國，我國在這個方面在上個世紀90年代剛剛開始進入相關(guān)的研究，前期得到國家科技項目的支持，主要是涉及到收獲、施藥、大田除草、設施農(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展。主要研究的單位包括中國農(nóng)業(yè)大學、中國農(nóng)機院、北京農(nóng)業(yè)信息技術(shù)研究中心、江蘇大學等等，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挑戰(zhàn)，因此在中國制造2025規(guī)劃中將農(nóng)機裝備產(chǎn)業(yè)列入十大重點發(fā)展領(lǐng)域之一，在2015年起草的《農(nóng)業(yè)機械高端裝備創(chuàng)新工程實施方案》中，未來十年高端農(nóng)機裝備市場規(guī)模要突破5千億，農(nóng)機服務市場規(guī)模8000億元。從行業(yè)發(fā)展趨勢看，未來高端農(nóng)機裝備的市場向智能化、信息化、集成化、服務化方向發(fā)展。

 

　　近幾年，像華為之類的企業(yè)已經(jīng)紛紛進入智慧農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，他們認為智慧農(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，實際上這個數(shù)據(jù)是有點保守的。

 

　　人工智能與農(nóng)業(yè)機器人的應用結(jié)合

 

　　我們知道人工智能領(lǐng)域有機器視覺、圖象識別、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)上有哪些應用？其實應用已經(jīng)有很多了，包括像果實探測、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、雜草的檢測，以及需要AI算法的果實識別、高效育種等等；當前人工智能的語音處理主要針對人類語言，但有沒有想到動物的語言呢？其實動物的語言與其健康水平非常相關(guān)，在這個方面國外已經(jīng)開始進行研究了，國內(nèi)現(xiàn)在還比較少。

 

　　農(nóng)業(yè)機器人它是一個什么樣的概念？簡單來說，農(nóng)業(yè)機器人是融合了傳感技術(shù)、自動控制、機器視覺等機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)裝備實現(xiàn)自動化、智能化。這其中的難點就是我們講的在自然環(huán)境下的信息獲取，包括作物信息、動植物生理生態(tài)感知傳感器件進展緩慢，還有農(nóng)業(yè)機器人與農(nóng)藝適應性技術(shù)等等。比如采摘蘋果跟摘草莓是一樣的嗎？這個當然是不一樣的，存在大小、顏色、損傷的巨大差異，并且由于季節(jié)問題我們在收獲季節(jié)可能需要24小時工作，所以農(nóng)業(yè)機器人能不能達到要求，這是一個很大的挑戰(zhàn)。

 

　　目前全球農(nóng)業(yè)機器人會在哪些方面會先進行研發(fā)，類型有哪些呢？大概有這幾個方面。

 

　　一個是無人駕駛，無人駕駛汽車這些年是非?；馃岬模鴮τ谕侠瓩C的無人駕駛很多年前已經(jīng)開始研究了，目前已經(jīng)基本實現(xiàn)了在農(nóng)田無人駕駛，當然它主要使用GPS導航，它工作的環(huán)境安全性相對來說不會那么高。另外聯(lián)合收割機的無人駕駛已經(jīng)開始研究。

 

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

 

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

 

　　團隊的產(chǎn)業(yè)化工作主要以蘇州博田公司開展，同時在北京設立農(nóng)業(yè)機器人技術(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、應用環(huán)節(jié)，包括在采摘收獲、鋤草、分選等應用環(huán)節(jié)，以及控制系統(tǒng)等方面做了相應布局。同時公司仍然在承擔國家重點研發(fā)計劃項目，攻克水田拖拉機智能控制、經(jīng)濟作物收獲、溫室作業(yè)機器人等關(guān)鍵技術(shù)。

 

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

 

　　一、自然環(huán)境下信息獲取機器視覺處理技術(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)機器人的應用環(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、背景等因素非常復雜，這就為機器人進行識別、定位、摘取帶來很大的難度。我們利用AI算法的視覺識別技術(shù)，把一些非結(jié)構(gòu)環(huán)境下的光轉(zhuǎn)化成主動光鏡頭濾掉背景，另外采用一些快速識別算法進行圖象處理，以及進行嵌入式軟件開發(fā)，還有集成通訊與自動控制，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)和機器人化集成控制技術(shù)，拖拉機在每小時四五公里的行走速度下完成實時檢測和處理，需要高速視覺伺服控制技術(shù)，同時，農(nóng)業(yè)機器人不僅僅依靠視覺傳感器，還有一些激光、超聲等等相應的多傳感器融合控制技術(shù)，你要把不同技術(shù)整合成一個可以生產(chǎn)制造及方便使用的整機裝備。

 

　　三、農(nóng)業(yè)機器人和和農(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)利用機器換人，就需要做一些改進以適應農(nóng)業(yè)自動化的操作；同時也要針對成熟的農(nóng)藝模式開發(fā)出相應的農(nóng)業(yè)機器人。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液壓系統(tǒng)的執(zhí)行是最大的一個難點。目前國內(nèi)我們已經(jīng)開始在黑龍江、北京示范應用，國外在歐洲相對來說已經(jīng)用的比較多了，但是國內(nèi)的話還比較少。在此基礎上，我們將視覺輔助駕駛和對行模塊單獨開發(fā)成產(chǎn)品，已經(jīng)在推廣應用。

 

　　第二 果蔬采摘機器人，是通過雙目識別獲得精準的信息，通過視覺算法判斷成熟度和采摘點位，然后這個左邊是我們正在調(diào)試的新一代機器人收獲過程，很完整的移動機器人，包含移動底盤、視覺導航、立體視覺空間信息的獲取。

 

　　第三智能植保機器人，我們在果園和溫室已經(jīng)實現(xiàn)了遙控和全自主的作業(yè)，大面積應用也可以靠GPS進行自主作業(yè)。全部植保類產(chǎn)品已經(jīng)通過了國家的3C認證，部分產(chǎn)品已獲得農(nóng)機推廣鑒定證書，進入農(nóng)機補貼目錄。

 

　　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)機器人化生產(chǎn)整體解決方案，可以實現(xiàn)從移栽、嫁接、噴濕、巡檢、采收、分選到運輸?shù)拳h(huán)節(jié)都可以通過機器人去完成，這代表著農(nóng)業(yè)機器人的發(fā)展和應用方向。

 

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