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Copyright (C) 2018 Baidu未来农机将实现自动化智能化&农业机器人会大量普及
国家在加快农机行业升级转型过程中，可谓花了大力气，动了大手笔。首先，是《中国制造2025》中，农机装备被列为十大重点发展领域之一；其次，《中国农机工业“十三五”规划》初稿杀青并举办了专家研讨会。这些政策的推出和即将推出，对我国农机行业的发展都具有极大的导向性。那么，未来农机装备将走向什么样的方向呢？　
近年来，围绕保障国家粮食安全和农产品有效供给，增强农机装备自主创新能力、提升产业素质的目标，在国家项目支持、振兴规划出台和配套政策实施的刺激下，我国农机行业开发出一批大型、经济型农业动力和多功能农业装备。现代农业机械技术特点是电子技术、信息技术、生物技术、现代制造技术等高新技术与农业机械技术的融合和发展。发达国家已经实现了农业生产全程机械化，广泛采用现代设计、绿色制造、人机工程、智能技术，产品越来越多的应用了信息化、智能化和自动化等高新技术，实现了精准化、智能化和高效率；性能方面，也由单一的机具技术发展到机电液一体化、专业化程度高的复式机械，并且操作更简单，控制更准确。未来农机技术发展趋势有以下几个方面：
1、向大型化、多功能、高效率、复式联合作业发展
美国、英国、加拿大等经济发达国家，经历了20世纪40～50年代种植业基本机械化及60～70年代畜禽与水产养殖业基本机械化后，90年代的种植业和养殖业已进入高度机械化、现代化阶段，已基本实现了区域化、专业化、机械化、社会化、商品化和网络信息化，农业机械向大型、高速、低耗、多功能和复合联合作业方向发展，大功率、大型复式联合作业机可实现免耕深松、灭茬、施肥、精密播种、超低量施药的联合作业功能，提高了农业机械使用效率。
2、向控制智能化、操作自动化发展
国外农机业多年的发展经验表明，采用智能化、自动化的作业方式是农业发展的必然趋势，是发展高效节本农业的有效途径。近年来，随着我国改革开放政策的不断深入，我国科学技术方面也取得了突飞猛进的发展，为我国实现农业生产自动化、智能化打下了基础。电子技术应用已完成了从监控功能向智能控制的过渡，大型农业机械采用中央处理、总线技术，对农业机械进行智能化控制。根据中为咨询网观察，田间自动导航系统、机器视觉系统等精准农业研究成果已开始应用，实现了农业机械作业的高效率、高质量、低能耗和改善操作者的舒适性与安全性。
3、向注重节约资源、保护环境方向发展
农业发展的根本要求是提高资源利用率，改变传统的生产方式，促进资源、环境和现代生产要素的优化配置，走可持续发展的道路，现代农业机械技术为提高资源利用效率和农业劳动生产率提供了技术支撑。以资源节约技术、价值工程技术与劳动节约技术并重，由过去单纯提高产量的增产技术向更加注重提高效益的增效技术转变，由主要克服资源约束向克服资源和市场双重约束转变，由单项技术需求向全程技术需求转变。
农业的未来，真要用机器人取代农民吗？
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&用智能机器人耕作土地种植作物，会是农业未来的发展方向吗？
　　下一次你站在超级市场的收银台前排队时，不妨想一想把你的菜篮装满的那些农民。这段时间，他们的日子可不好过，你也肯定要为此在食物上增加支出；对于全世界几百万三餐不继的饥民来说，这就更加是生死攸关的大事了。更糟糕的是，有研究指出，到2050年，全世界的粮食需求还会倍增。对农民来说，在向土地榨取更多收成的同时，他们还必须减少农耕对于环境的破坏。这一切的一切，都说明我们应当重新思考农耕的方式，并且要将自动化提升到全新的水平。
　　在新型的模范农场里，精确将是关键。如果能将化学物质准确地喷洒到需要的作物上去，那何苦还要在整块土地上施药呢？在将来，每一株作物都能得到恰好的投入，不多也不少，这样非但能削减化学物品的使用，还能取得更好的收成。但是这说说容易，做起来就难了：欧洲和美国的那些大农场往往有数千公顷之巨，要对它们进行精确耕种，自动化就成了关键。具体来说，农业工程师指出，要精确耕作，就得由机器人充当农民。
　　或许用不了多久，农业机器人就能认出一株株秧苗，并且用酌量的化肥和水滴来催促它们生长。另一些机器则会识别出杂草，然后用一小滴除草剂、一把喷火枪、或者一束高能激光来将它们铲除。不仅如此，这些机器还能认出各种成熟的蔬菜，并且收割下来。
　　机器人还会给其他方面带来剧变，比如在农业工种上、在我们耕作的方式上、在土壤和土壤质量上，以及在农耕中投入的能量和碳含量上。它们能够降低污染，减少水的使用。不过对普通人来说，最显著的或许还是耕地外观的变化。有了机器人的参与，庄稼就可以在精心划分的小型农田里种植，果园里则会长满一列列二维形状的树木。不仅如此，机器农民甚至可能对端上餐桌的果蔬种类造成影响。
　　一个多世纪以来的机械化进程，已经将世界大多数地方的农业改造成了具有工业规模的活动，其中出产谷物的农场是机械化程度最高的。另外一些作物，比如用来制作加工食品的橘子和西红柿，也已经由机器来采摘了。在数以千计的奶牛场里，奶牛也已经改由机器人来挤奶。这类产品在进入你家附近的商场之前，没有一样是经过人手染指的。
&智能化的农业机器已经在田野中忙碌起来，不过这些机器人看上去都像是拖拉机的样子。
　　这还不够，下一代的自动化农业机器也已经在田野中忙碌开来。你可能已经见过它们，只是并未留意，因为这些机器人都扮成了拖拉机的样子。今天的这些“拖拉机”，有许多都是自动驾驶的，它们依靠GPS导航穿过田野，还能对自己的零件“说话”。而这些零件，比如一把犁、一只喷雾器等，也能向拖拉机“回话”。英国哈珀亚当斯大学学院研究农业技术的西蒙·布莱克摩尔（Simon
Blackmore）举例说：“比如一部除草机就能告诉拖拉机‘你开得太快了’或者‘向左开’。”他还表示，这类系统正在成为标准配置。
&约翰迪尔收割机上的ATU自动导航仪
　　不同的农业机车之间也在开始彼此对话。美国约翰迪尔公司（John
Deere）2012年出售的一种复合收割机，就能和牵引式挂车联系，并且提醒司机装载谷物。德国的芬特公司（Fendt）也研制出了成对作业的拖拉机，其中的一台由人工操作，另一台自动驾驶，在边上模仿第一台的动作。这套系统可以有效地将农民在田野中的劳作时间减半——而这还仅仅是开始。
　　不过话说回来，等到充分自动化的系统开进农田时，它们就不会再是拖拉机的样子了。今天的农业机器个头和重量皆大，因此有一个重大的缺陷：它们会压紧土壤，减少孔隙，杀死有益的生物。这样一来，作物就无法茁壮生长。压紧的土壤还会增加雨水侵蚀。“我们为什么要犁地松土？主要就是为了修补大型拖拉机造成的破坏，”布莱克摩尔指出，“投入耕作的能量中，居然有8成是用来修补破坏的。这样的种地方法肯定要改。”
　　他相信，启用成队的轻型自动机器人有望解决这个问题。他还指出，用精确取代蛮力是其中的关键。“一粒种子只要一平方厘米的土地就能生长，我们只要在那块土地上投入一小股能量，作物就能长得很好了。”
　　有了这样的轻型机器人，犁地就再也没有必要了，由此可以大大降低能耗，也能降低农耕中排放的二氧化碳。当土地不再紧实，土壤就能保住原有的结构，留住有益的生物。它们还能吸收更多的水分，保持更久的肥力。
　　具有这些能力的自动机器人已经开始在田野试验中展现气概了。它们需要具备的关键能力有3种：能自动行驶，能分析眼前的场景，还要能帮助农民烧掉野草、喷洒农药或者收割庄稼。
　　其中导航系统还是最简单的部分，特别是在有了高精度的卫星导航技术RTK-GPS之后。这种技术能使机器将自己的位置确定在2厘米之内，由德国应用科学大学的阿诺·鲁克肖森（Arno
Ruckelshausen）研发，目的是为一款叫做“BoniRob”的模块式农业机器人导航。BoniRob的外形像一辆四轮越野车，利用几台光谱成像仪来区分绿色的作物和褐色的土壤。它能记下每一株作物的位置，并在生长季中一次次返回原地观察它们的生长。
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&BoniRob的外形像一辆四轮越野车，利用几台光谱成像仪来区分绿色的作物和褐色的土壤。
　　激光除草枪
　　除尽杂草是农民特别向往的一个目标，因为杂草会使有些作物的产量下降5成还多。因此，鲁克肖森下一步的计划就是，给他的机器人安装一套精确的喷洒系统，该系统仿照喷墨打印机，能够在杂草的叶片上喷洒微小的除草剂液滴。鲁克肖森估计，这项技术能够使农药的使用减少8成。根据布莱克摩尔的计算，即便是将机器人的前期投资计算在内，这个新方法也会比传统的除草手段便宜。不仅如此，新方法还明显有利于生物多样性的维持，因为它能将除草剂杀死的植物数目减到最低。喷洒杀虫剂不是机器人清除杂草的唯一手段：试验中的样机还能用火焰喷射器和激光枪烧死杂草，这一点对于有机农业可是大有用处的。
　　同样的方法，或许还能节省化肥。田野试验显示，机器人能用传感器测量每一株小麦的氮水平，然后酌量施肥，并由此将整块田地的化肥使用削减8成以上，做到物尽其用（参见《美国土壤科学协会杂志》，第73卷，1566页）。一方面是化肥减少使用，一方面是土壤变松、蓄水能力加强，结果就是河流和水道变得更加健康。除此之外，还有一个不言而喻的好处：化肥的工业生产造成的大量碳排放，在精确施肥之后也能有所缓解。
　　接下来的难题就是，如何区分杂草和作物。研究者正在研发相应的机器视觉系统，希望能借助叶片的不同形状来辨认比如杂草和甘蔗的不同。不过澳大利亚野外机器研究中心的萨拉·苏卡黎（Salah
Sukkarieh）表示，由于缺乏资金，这方面的研究仍然进展缓慢。“如果在农业机器人方面的拨款能和采矿、国防项目相当，问题就可以解决。问题是，农业研究没有那么多钱。我们现在只能向别的行业借鉴，等他们的经验慢慢渗透过来。”但是他也表示，即便如此，机器人视觉也会在大约几年之后就绪。
　　和苏卡黎一样，布莱克摩尔也认为农业机器人的运营没有技术上的障碍。目前已经有人对配备了机器视觉的机器人做过试验，比如丹麦的HoriBot。结果证明，这些机器人的确能够在田野中辨别野草，并且酌量喷洒除草剂。另有一些试验显示，机器人灌溉系统能够将用水削减一半。“现在是技术具备，只欠投资了，”布莱克摩尔说道。
　　在日本，政府接手了农业自动化的工作。日本目前只有4成的粮食是自己耕种，因此比任何国家都更加依赖粮食进口，不过日本政府计划在未来10年内把这个比例提高到5成。随着人口老化和农民数目的减少，这个国家也把目光转向了机器人。
　　眼下，北海道大学的野口伸（Noboru
Noguchi）正在主持一个研究项目，旨在将农业机器人推向市场。该项目为期5年，由日本农林水产省投资800万美元，目标是将农耕从播种到收获的各个环节全部自动化。研究将主要围绕日本的3种标志性作物：稻米、小麦和大豆。研究团队计划2014年就在农田里试验样机。“从现在起的5年之后，我们就打算把它们推到市场上销售，”野口说道。
　　机器人可能撞上步行的人或者走失的家畜，这是野口伸的一大担忧。于是他和德国的博世机械公司合作，准备给机器人配上激光和超声波传感装置，使它们能够警戒四周，一遇上撞击的迹象就紧急刹车。作为后备计划，机器人还会装上触感保险杠，即使真撞上了东西，也能立刻止步。
　　除日本外，还有两个地方同样受制于农村劳力短缺，农业机器人可能很快出现——那就是北美和西欧。像中国这样快速发展的国家同样面临这个问题。荷兰瓦赫宁根大学的机器人研究者艾德特·凡·亨登（Eldert
Henten）指出：“农业工作没有趣味和声望可言，收入一般也不高，工作内容却又累又脏，所以大家都希望进入城市，去工厂或办公室工作。虽然人口在增加，也都需要吃饭，愿意从事农业生产的人口却在急剧缩减之中。”
　　美国农业部的琳达·加尔文（Linda Calvin）和加利福尼亚大学戴维斯分校的菲利普·马丁（Philip
Martin）研究了机械化的趋势，以预测美国的农场在劳动力缩减的未来将何去何从。现在的美国农场中有大量移民劳工，主要来自墨西哥。然而移民潮正在减缓，许多在美国工作的外国人都准备返回祖国了。美国劳工部开展的“全国农业工人调查”在过去25年内询问了5万多名农业工人，在近几年的调查中，超过半数的受访者都是非法移民。这个群体因为法律身份、教育水平和语言技能而无法从事其他许多职业，但是即便如此，他们当中的大多数也会在10年之内离开农场，转而从事其他对体力要求较小的职业。
　　加尔文和马丁还指出，雇佣成本的上涨一直在推动农场采用节约人工的技术，他们举的例子是葡萄干生产业：2000年的大丰收使得葡萄价格一泻千里，随着利润大幅压缩，农场主找起了省钱的法子。本来人工是他们的一大开支——美国的农场平均有42%的生产成本是花在人力上的。农场主改造了葡萄酒生产商的收割机，将它运用到了自己的农场当中。到2007年，加利福尼亚州已经有将近一半的葡萄干是机器收割的了。曾经有5万之众的工人队伍，现在也缩减到了3万人。
　　农业机器人或许对仰仗土地维生的劳工来说不是什么好消息，对农场主又如何呢？虽然有研究指出，机器人挤奶对于牧场的整体收益冲击不大，但是机器毕竟为奶农省去了每天挤奶的苦工。布莱克摩尔的计算则显示，农业机器人可以带来可观的经济利益，比如在谷物地和甜菜地里，机器人就能将每公顷的除草成本减少约两成。对经营有机农场的人来说，机器人的收益就更大了，因为劳动力在他们的总成本中所占的比重达到5成以上。对丹麦有机农业的一项研究指出，即便在计算了机器的购买和维修费用之后，农业机器人依然能将去除杂草的成本减去一半之多。
　　未来的农业机器人，将不再是拖拉机那样又笨又重的外形，而应该是成队作业的轻型自动机器人。
　　机器人农场
　　约翰·斯特莱德（John
Stride）任职于支持有机农业的英国土壤协会，了解到机器人技术能够减少农药的使用，他感到相当兴奋。不过他也提醒说，其中的风险同样值得研究。他说：“要不要引进任何新的技术，就要看我们能不能把它的好处给说清楚。”
　　比如，农业机器人到底能不能降低食品价格？布莱克摩尔认为，只能说也许。决定食品价格的因素多种多样，从气候到超级市场的价格战，都有可能使价格或升或降。长远来看，自动化是否就能使果蔬变得便宜，这一点是很难断定的。但是降低了在农耕中投入的能量，我们至少就有机会把农产品的价格降下来。
　　除此之外，农业机器人的广泛应用还可能在超市中造成其他变化。在英国赫尔大学研究农业的路易斯·哈罗维（Lewis
Holloway）指出，用机器人挤奶可能会影响奶牛的基因组成，因为奶农会挑选那些“对机器人友善”的奶牛，也就是乳房形状、甚至性情都投合自动化的奶牛，并且用它们来繁殖后代。他还指出，根据同样的道理，农业机器人或许还会影响进入商场的水果和蔬菜的种类，因为农民或许同样偏爱那些适宜自动化的作物，比如叶片形状不容易被机器人认作野草的，就有可能受到青睐。
　　还有一件事很难避免：这些机器最终将改变田园的景观。苏卡黎认为，等到人们在设计农场时就将农业机器人考虑在内的时候，机器人农业的春天就真正到来了。到了那时，田地将重新分割成小块，作物将种植成一格一格，而非一列一列，果树也会修葺成二维的形状，以方便采摘。虽然由机器人培养的这种奇怪的几何形农田还不会马上出现，但是正如苏卡黎所说，“它总有一天会出现的。”
& Robotic Harvesting的草莓采摘机器人
　　凡·亨登也同意这个说法，他回忆道：“我们在20世纪90年代中期开始试验机器人技术时，农民的态度是嘲笑和怀疑的。可是当我们展示了一台黄瓜收割机之后，他们就立刻来问我们明天能不能购买了。”
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