智能機(jī)器人在農(nóng)業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的主要應(yīng)用

1、智能機(jī)器人在農(nóng)業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的主要應(yīng)用 摘要：通過對(duì)智能機(jī)器人在農(nóng)業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的主要應(yīng)用進(jìn)行研究，包括采摘機(jī)器人、嫁接 機(jī)器人、耕耘 機(jī)器人、除草機(jī)器人、噴農(nóng)藥機(jī)器人、插秧機(jī)器人、林木清潔機(jī)器人、飼喂機(jī)器人、禽蛋 檢測(cè)與分級(jí)機(jī)器 人。發(fā)現(xiàn)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)智能機(jī)器人的主要技術(shù)有感知與避障技術(shù)、機(jī)器視覺技術(shù)、信息融合 技術(shù)及農(nóng)業(yè)專 家系統(tǒng)。農(nóng)業(yè)機(jī)器人的智能問題、成本過高問題和易受環(huán)境變化的影響問題，需要進(jìn)一步 研究解決。關(guān)鍵詞：智能機(jī)器人；農(nóng)業(yè)自動(dòng)化；主要技術(shù)；存在問題TheMainApplicationofIntelligentRobotintheFieldofAgricultureAutomation

2、 Abstract:,graftingrobot,cultivatingrobot,weedingrobot,sprayingpesticidesrobot, plantingrobots,timbercleaningrobot,feedingrobots,machinevisiontechnology,hig hcostandtheimpactofenvironmentaldiversificationshallbestudiedandsolvedinthefut ure.Keywords: intelligentrobot;agriculturalautomation;maintechno

3、logy;existingproblems 引言 新的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式和新技術(shù)的應(yīng)用促進(jìn)了農(nóng)業(yè)機(jī)械的更新和發(fā)展，智能農(nóng)業(yè)機(jī)械的技術(shù)條 件已經(jīng)成熟。機(jī)械化的發(fā)展大大解放了勞動(dòng)力，促進(jìn)了社會(huì)化大生產(chǎn)，創(chuàng)造了無(wú)窮的社會(huì) 財(cái)富，其影響重大而深遠(yuǎn)，農(nóng)業(yè)也因此發(fā)生了革命性的改變。對(duì)于必須處理復(fù)雜又模糊的 信息，還要進(jìn)行綜合判斷的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化來(lái)講，只有靠具有與人類相同的知識(shí)啟發(fā)和學(xué)習(xí)功能的智能機(jī)器人才可能得以實(shí)現(xiàn)?？梢灶A(yù)計(jì)，21 世紀(jì)將是農(nóng)業(yè)機(jī)械向智能化方向發(fā)展的重要時(shí)期。此文就智能機(jī)器人的研究進(jìn)展、應(yīng)用于農(nóng)業(yè)智能機(jī)器人的主要技術(shù)、存在問 題等方面進(jìn)行論述。1 農(nóng)業(yè)智能機(jī)器人的研究進(jìn)展隨著工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展，許

4、多國(guó)家如日本、美國(guó)等對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)器人的研究工作逐漸啟動(dòng)，已研制出多種農(nóng)用機(jī)器人。中國(guó)從20世紀(jì) 70年代末開始對(duì)機(jī)器人進(jìn)行研究。20世紀(jì) 90 年代以來(lái)， “精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)”技術(shù)的研究與應(yīng)用在發(fā)達(dá)國(guó)家受到了普遍的重視，已被國(guó)際農(nóng)業(yè)科技界認(rèn)為是21 世紀(jì)實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的先導(dǎo)技術(shù)之一。具有相當(dāng)智能的農(nóng)業(yè)機(jī)器人是精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)體系中有效的裝備之一，從而得到重視和發(fā)展。采摘機(jī)器人對(duì)農(nóng)業(yè)采摘機(jī)器人的研究已有 40年的歷史，美國(guó)學(xué)者Schertz和Brown于1968年首次 提出應(yīng)用機(jī)器人技術(shù)進(jìn)行果蔬的收獲。美國(guó)、加拿大、荷蘭、日本、英國(guó)等國(guó)均已開展了研究。番茄采摘機(jī)器人日本的Kondo等研制的番茄收獲機(jī)器人，由機(jī)械

5、手、末端執(zhí)行器、視覺傳感器、 移動(dòng)機(jī)構(gòu)和控制部分組成1-2 ， 用彩色攝像機(jī)作為視覺傳感器尋找和識(shí)別成熟果實(shí)，用7自由度的SCORBOT-EER機(jī)器人，機(jī)械手活動(dòng)范圍大，能避開障礙物。為了不損傷果實(shí)，機(jī)械手的末端執(zhí)行器是帶有軟襯墊的吸引器，中間有壓力傳感器，把果實(shí)吸住后，利用機(jī)械手的腕關(guān)節(jié)把果實(shí)擰下。行走機(jī)構(gòu)有4個(gè)車輪，能在田間自動(dòng)行走，利用機(jī)器人上的光傳感器和設(shè)置在地頭土埂的反射板，可檢測(cè)是否到達(dá)土埂，到達(dá)后自動(dòng)停止，轉(zhuǎn)動(dòng)后再繼續(xù)前進(jìn)。該番茄采摘機(jī)器人從識(shí)別到采摘完 1個(gè)番茄只需要15s,成功率在75說右。 黃瓜采摘機(jī)器人日本的 Kondo等研制的黃瓜采摘機(jī)器人，采用三菱 MITSUBISH

6、IRV-E：® 6 自由度機(jī)械手，利用CCLM像機(jī)，根據(jù)黃瓜比葉莖對(duì)紅外光的反射率高的原理來(lái)識(shí)別黃瓜和葉莖 3 。黃瓜和柄的連接與番茄不同，因此采用擰摘方法較難，所以用剪斷方法，先把黃瓜抓住，用接觸傳感器找出柄，然后剪斷，采摘速度為16s/ 個(gè)，由于黃瓜是長(zhǎng)條形，受到葉莖的影響更大，所以采摘的成功率較低，大約在60%左右。蘑菇采摘機(jī)器人蘑菇的生產(chǎn)集約化程度很高，但人工采摘蘑菇的效率低，且分類的質(zhì)量不易保證，從而制約了生產(chǎn)效率與經(jīng)濟(jì)效益的提高4 。英國(guó) Silsoe 研究院研制的蘑菇采摘機(jī)器人 5 ，可以自動(dòng)測(cè)量蘑菇的位置、大小，并選擇性的采摘和修剪。他的機(jī)械手包括2個(gè)氣動(dòng)移動(dòng)關(guān)節(jié)和一

7、個(gè)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)組成；末端執(zhí)行器是帶有軟襯墊的吸引器；視覺傳感器采用TV攝像頭，安裝在頂部用來(lái)確定蘑菇的位置和大小。采摘成功率在75%生右，采摘速度為個(gè)。蘋果采摘機(jī)器人韓國(guó)Kyungpook大學(xué)所研制的蘋果采摘機(jī)器人3,其機(jī)械手工作空間可以 達(dá)到3ml具有4自由度，包括3個(gè)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)和1個(gè)移動(dòng)關(guān)節(jié)。采用三指夾持器作為末端執(zhí) 行器，內(nèi)有壓力傳感器避免損傷蘋果。利用CCEM像機(jī)和光電傳感器識(shí)別果實(shí)，從樹冠外部識(shí)別蘋果時(shí)的識(shí)別率達(dá)85%， 速度達(dá) 5s/ 個(gè)。 該機(jī)器人末端執(zhí)行器下方安裝有果實(shí)收集袋，縮短了從摘取到放置的時(shí)間，提高了采摘速度。西瓜采摘機(jī)器人日本Kyoto 大學(xué)研制出一個(gè)5自由度

8、液壓驅(qū)動(dòng)的機(jī)器人用于收獲西瓜，包括機(jī)械手、末端執(zhí)行器、視覺傳感器和行走裝置6 。因?yàn)槲鞴显诘孛嫔?，機(jī)器手由5 個(gè)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)組成，使機(jī)械手能在地面工作。茄子采摘機(jī)器人劉長(zhǎng)林等設(shè)計(jì)了一種實(shí)現(xiàn)田間茄子收獲機(jī)器人視覺系統(tǒng)的圖像識(shí)別方法7 。 通過判斷茄子圖像每點(diǎn)像素值差值實(shí)現(xiàn)分割；通過模板操作及形態(tài)學(xué)上的閉運(yùn)算操作去除殘留物，最終找到茄子圖像的外接矩形完成提取。經(jīng)試驗(yàn)測(cè)定，對(duì)樣本茄子圖像提取成功率為97%，平均速度為個(gè)。櫻桃采摘機(jī)器人日本的Kanae等研制了 1臺(tái)櫻桃采摘機(jī)器人8。該櫻桃采摘機(jī)器人主要由1 個(gè) 4 自由度的機(jī)械手、三維視覺傳感器、末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)、1 臺(tái)電腦和移動(dòng)裝置構(gòu)成。三維視覺傳感器配備

9、了紅外和紅外激光二極管，這2 個(gè)激光束對(duì)對(duì)象的掃描同時(shí)進(jìn)行。通過處理三維視覺傳感器來(lái)識(shí)別果實(shí)和障礙物的位置，由此決定末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)軌跡。果實(shí)被末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)拾起，同時(shí)避免與障礙物碰撞。嫁接機(jī)器人日本農(nóng)產(chǎn)省1989年成立了 TGRfc術(shù)嫁接研究所9。該研究所研制出了一種嫁接機(jī)器人，其嫁接過程分切斷、合位和接苗3 個(gè)環(huán)節(jié)，該機(jī)器人為全自動(dòng)式，若本苗或嫁苗有缺苗時(shí)能自動(dòng)判別，并跳過缺苗盆。該機(jī)器人的嫁接成功率為97%，同時(shí)也大大提高了作業(yè)速度。中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)研制的2JSZ-600R型蔬菜自動(dòng)嫁接機(jī)采用計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)了蔬菜苗砧木和穗木的取苗、切苗、接合、塑料固定、排苗等嫁接作業(yè)的自動(dòng)化操作。移栽

10、（育苗）機(jī)器人臺(tái)灣Ting和Yang等研制的移栽機(jī)器人，把幼苗從600穴的育苗盤中移植到48穴的苗 盤中3。機(jī)器人本體部分由ADEPT-SCARA 4自由度工業(yè)機(jī)器人和SNSJe持器組成，位于 頂部的視覺傳感器確定苗盤的尺寸和苗的位置，力覺傳感器保證SN軟持器夾住而不損傷蔬菜苗，在苗盤相鄰的情況下，單個(gè)苗移栽的時(shí)間在之內(nèi)。耕耘機(jī)器人日本機(jī)電技術(shù)研究室開發(fā)出的耕作機(jī)器人9 ， 在耕作場(chǎng)內(nèi)可進(jìn)行辨別、判斷自身位置和前進(jìn)方向的無(wú)人操作，其耕作效率與有人相同。1994年芬蘭開發(fā)出利用GPSffi左右兩輪的轉(zhuǎn)速差進(jìn)行導(dǎo)航的小型履帶式車輛，Hate等開展了用彩色線條傳感器為傳感元件對(duì)車輛 走向的研究，Yo

11、ng等研制了以微型計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的車輛導(dǎo)向控制器，Choi設(shè)計(jì)了一種用無(wú)線電波定位傳感器的自動(dòng)導(dǎo)向系統(tǒng)，王榮本等設(shè)計(jì)了一種有線圖像識(shí)別式自動(dòng)引導(dǎo)車輛系統(tǒng) 9-10 。除草機(jī)器人除草機(jī)器人是由電子計(jì)算機(jī)操作并用雷達(dá)控制的無(wú)人駕駛機(jī)械9 。 德國(guó)農(nóng)業(yè)專家采用計(jì)算機(jī)、GPSt位系統(tǒng)和多用途拖拉機(jī)綜合技術(shù)，研制出可準(zhǔn)確施用除草劑的機(jī)器人。其特點(diǎn)是，當(dāng)機(jī)器人到達(dá)雜草多的地塊時(shí)，GP或收器便會(huì)做出雜草位置的坐標(biāo)定位圖，機(jī)械桿式噴霧器相應(yīng)部分立即啟動(dòng)進(jìn)行除草劑的噴灑。英國(guó)科技人員開發(fā)的菜田除草機(jī)器人使用的是1 臺(tái)攝像機(jī)、1 臺(tái)識(shí)別野草、蔬菜和土壤圖像的計(jì)算機(jī)組合裝置，利用計(jì)算機(jī)掃描和圖像分析，層層推進(jìn)除草作業(yè)

12、。美國(guó)密歇根大學(xué)開發(fā)了草坪修整機(jī)器人，利用已修和未修草坪的分界線進(jìn)行無(wú)人駕駛操作割草作業(yè)。日本“久保田鐵工”在割草機(jī)前端裝有攝像機(jī)，利用圖像處理判斷分割區(qū)域，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛作業(yè)。中國(guó)陳勇等研究了控制農(nóng)田雜草的直接施藥方法，并研制了基于該方法的除草機(jī)器人11 ，該研究減少了除草劑用量并消除霧滴飄移現(xiàn)象，保護(hù)了生態(tài)環(huán)境。噴農(nóng)藥機(jī)器人日本開發(fā)的噴農(nóng)藥機(jī)器人外形很像一部小汽車，機(jī)器人上裝有感應(yīng)傳感器、自動(dòng)噴藥控制裝置及壓力傳感器等12 。在果園內(nèi)沿著噴藥作業(yè)路徑鋪設(shè)感應(yīng)電纜，工作時(shí)，電纜中流過由發(fā)送機(jī)發(fā)出的電流，在電纜周圍產(chǎn)生磁場(chǎng)。機(jī)器人上的控制裝置根據(jù)傳感器檢測(cè)到的磁場(chǎng)信號(hào)控制機(jī)器人的走向。噴藥機(jī)器人

13、能夠全自動(dòng)對(duì)樹木進(jìn)行噴藥，控制系統(tǒng)還能夠根據(jù)方向傳感器和速度傳感器的輸出，判斷是直行還是轉(zhuǎn)彎。噴藥機(jī)器人的前端裝有2個(gè)障礙物傳感器（超聲波傳感器）和接觸傳感器，可以檢測(cè)到前方約1m左右距離的情況，當(dāng)有障礙物時(shí)，行走和噴藥均停止；當(dāng)機(jī)器人和障礙物接觸時(shí)，接觸傳感器發(fā)出信號(hào)，動(dòng)作全部停止；機(jī)器人左右兩側(cè)裝有緊急手動(dòng)按鈕，可以用手動(dòng)按鈕緊急停止。插秧機(jī)器人日本研制的插秧機(jī)器人在沒有任何人力的協(xié)助下，由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行控制，并通過全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)進(jìn)行導(dǎo)航，最后通過感應(yīng)器和其他一些裝置來(lái)計(jì)算出動(dòng)作的角度和方向，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)稻田工作的精確定位12。作業(yè)時(shí)水稻秧苗預(yù)先由傳送帶傳送到約2m長(zhǎng)的栽培墊上。然后由機(jī)器人

14、推動(dòng)插秧機(jī)，把稻苗栽進(jìn)稻田里。機(jī)器人能夠根據(jù)指令準(zhǔn)確地在稻田穿行，移動(dòng)誤差也小于10cm,碰到田境還能自行做180。大轉(zhuǎn)彎后繼續(xù)勞作。每個(gè)機(jī)器人每20min可種植約1000m的稻田，中途無(wú)須作任何停頓。林木清潔機(jī)器人清潔是造林撫育作業(yè)，主要是針對(duì)改善約3m高的青年林木的生長(zhǎng)環(huán)境。相較于其他森林活動(dòng)清潔的成本在增加，以致在瑞典每年清洗面積在減少。因此，機(jī)器人清洗是提高盈利能力的關(guān)鍵。Karin 等設(shè)計(jì)了一款林木清潔機(jī)器人13 ，該機(jī)器人能夠根據(jù)樹木特征庫(kù)識(shí)別樹木是否應(yīng)作為主干或選擇被截?cái)?。機(jī)器人能夠獨(dú)立運(yùn)作并在無(wú)人值守的動(dòng)態(tài)和非確定性環(huán)境下工作。飼喂機(jī)器人歐洲科學(xué)家的研究表明，奶牛的精確飼喂和每

15、天多次飼喂不僅可以提高奶牛的產(chǎn)奶量、增強(qiáng)奶牛的體質(zhì)、減少生病機(jī)會(huì)，還能提高飼料的利用率14 。精確飼喂的機(jī)器人主要由行走機(jī)構(gòu)、料箱、分料螺旋和控制系統(tǒng)等部分組成，利用霍爾傳感器和無(wú)線識(shí)別裝置分別實(shí)現(xiàn)自身的精確定位以及奶牛的識(shí)別。機(jī)器人的控制器采用PIC16F877微處理器構(gòu)成，主要完成機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制以及與管理微機(jī)的數(shù)據(jù)交換。禽蛋檢測(cè)與分級(jí)機(jī)器人對(duì)每一枚禽蛋進(jìn)行自動(dòng)清洗、檢測(cè)、分級(jí)、噴碼后銷售或深加工，既可使消費(fèi)者了解每個(gè)鮮蛋的生產(chǎn)時(shí)間、商標(biāo)、質(zhì)量等級(jí)等信息，實(shí)現(xiàn)按質(zhì)論價(jià)優(yōu)材優(yōu)用，又可以防止生產(chǎn)過程中的交叉感染，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的可追蹤性，既提高了生產(chǎn)者的收益，又確保了消費(fèi)者的利益 15 。 美國(guó)、

16、日本、 荷蘭等國(guó)家鮮蛋處理的自動(dòng)化技術(shù)水平很高，鮮蛋加工處理設(shè)備有：氣吸式集蛋傳輸設(shè)備、清洗消毒機(jī)、干燥上膜機(jī)、分級(jí)包裝機(jī)和電膠打碼（或噴碼） 機(jī)等，對(duì)禽蛋進(jìn)行單個(gè)、不接觸人的處理，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)高精度無(wú)破損的處理和分級(jí)包裝，如荷蘭Hot-Cheers公司推出的FPSMOBA腦控制雞蛋分級(jí)、包裝機(jī)。王樹才等為了實(shí)現(xiàn)禽蛋檢測(cè)與分級(jí)的自動(dòng)化，建立一種輕型自動(dòng)化系統(tǒng)，即禽蛋檢測(cè)與分級(jí)智能機(jī)器人系統(tǒng)（SIRDGE）。SIRDGE等禽蛋的破損檢測(cè)、內(nèi)部品質(zhì)檢測(cè)以及檢測(cè)和分級(jí)時(shí)的搬運(yùn)工作聯(lián)系起來(lái)，統(tǒng)一由一個(gè)關(guān)節(jié)型機(jī)器人來(lái)完成，能實(shí)現(xiàn)禽蛋檢測(cè)和分級(jí)的全程自動(dòng)化。2 應(yīng)用于農(nóng)業(yè)智能機(jī)器人的主要技術(shù)農(nóng)業(yè)機(jī)器人仍屬于

17、機(jī)器人的范疇，他不僅是機(jī)械與電子的簡(jiǎn)單結(jié)合，也是融合檢測(cè)傳感技術(shù)、信息處理技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)、精密機(jī)械技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)等多種技術(shù)于一體的交叉學(xué)科與綜合。自主導(dǎo)航與路徑規(guī)劃（感知與避障技術(shù)）農(nóng)業(yè)多機(jī)器人在執(zhí)行任務(wù)過程中，需感知多變環(huán)境中的行走路線、被枝葉遮擋的加工對(duì)象、運(yùn)行中的動(dòng)態(tài)機(jī)器人等，這是農(nóng)業(yè)多機(jī)器人準(zhǔn)確完成群體運(yùn)移、定位工作、工作任務(wù)執(zhí)行白基礎(chǔ)16 o目前農(nóng)業(yè)單體機(jī)器人主要利用 GPSfi定位，定位精度達(dá)到了厘米級(jí)， 融合陀螺儀、路標(biāo)檢測(cè)、地圖匹配、 CCW色攝像機(jī)識(shí)別等多種信息檢測(cè)手段正被研究應(yīng)用，該檢測(cè)手段促使單體機(jī)器人運(yùn)移感知、作業(yè)環(huán)境定位等廣播通信方式下的系統(tǒng)環(huán)境信

18、息共享。目前發(fā)展的彩色 CCD8像機(jī)識(shí)別與定位作業(yè)感知系統(tǒng)，雖感知過程的迭代計(jì)算比 黑白CCDS像機(jī)工作量大，但感知的信息量大，能改進(jìn)作業(yè)質(zhì)量，適度降低整機(jī)硬件成本，適應(yīng)更廣泛的工作環(huán)境條件，因此在分散式、分布式農(nóng)業(yè)多機(jī)器人系統(tǒng)開發(fā)有較多應(yīng)用。目標(biāo)探測(cè)與定位技術(shù)（機(jī)器視覺技術(shù)）任何一種農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機(jī)器人的正常工作均有賴于對(duì)作業(yè)對(duì)象的正確識(shí)別與定位，但由于作業(yè)環(huán)境的復(fù)雜性，特別是光照條件的不確定性、環(huán)境的相似性、個(gè)體差異性和遮擋等問題的存在，致使對(duì)作業(yè)對(duì)象的識(shí)別與定位技術(shù)仍是有待于解決的關(guān)鍵技術(shù)17 。目前主要采用機(jī)器視覺技術(shù)，但需要融合其他技術(shù)，并改進(jìn)圖像獲取和圖像處理算法等，以提高識(shí)別與定位的準(zhǔn)

19、確性與精確度。機(jī)器視覺技術(shù)利用圖像傳感器獲取物體的圖像，將圖像轉(zhuǎn)換成一個(gè)數(shù)據(jù)矩陣，并利用計(jì)算機(jī)來(lái)分析圖像，同時(shí)完成一個(gè)與視覺有關(guān)的任務(wù)18 。機(jī)器視覺技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的研究與應(yīng)用，始于20 世紀(jì) 70 年代末期，研究主要集中于桃、香蕉、西紅柿、黃瓜等農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)檢測(cè)和分級(jí)。農(nóng)作物收獲自動(dòng)化是機(jī)器視覺技術(shù)在收獲機(jī)械中的應(yīng)用，是近年來(lái)最熱門的研究課題之一。其基本原理是在收獲機(jī)械上配備攝像系統(tǒng)，采集田間或果樹上作業(yè)區(qū)域圖像，運(yùn)用圖像處理與分析的方法判別圖像中是否有目標(biāo)（如水果、蔬菜等），發(fā)現(xiàn)目標(biāo)后，引導(dǎo)機(jī)械手完成采摘。信息融合技術(shù)農(nóng)業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)的定位與導(dǎo)航及作業(yè)對(duì)象的識(shí)別與定位應(yīng)具有更高的智能特性，

20、因此需要融合多種傳感器信息或一些經(jīng)驗(yàn)知識(shí)，實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境信息的充分理解，便于機(jī)器人做出正確的決策17 。信息融合能提高系統(tǒng)的可靠性與分辨率，增加測(cè)量空間維數(shù)，拓寬活動(dòng)范圍， 從而提高系統(tǒng)在復(fù)雜條件下正常工作的適應(yīng)性與魯棒性。但是， 為了提高系統(tǒng)性能，需要結(jié)合新的理論不斷改進(jìn)與完善信息融合算法，也需要加強(qiáng)信息融合效果評(píng)價(jià)的研究。農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)專家系統(tǒng)一般都具有1 個(gè)或多個(gè)知識(shí)庫(kù)、規(guī)則庫(kù)，能自動(dòng)進(jìn)行推理和邏輯判斷，有些還有數(shù)據(jù)檢測(cè)、智能運(yùn)算功能，以及友好的人機(jī)界面，生產(chǎn)人員稍作培訓(xùn)后就可熟練掌握。專家系統(tǒng)還被用于農(nóng)業(yè)中的灌溉系統(tǒng)等方面，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中正受到越來(lái)越廣泛的重視19。專家系統(tǒng)（ES）技術(shù)與全

21、球定位系統(tǒng)（GPS技術(shù)、地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)、遙 感（RS技術(shù)等結(jié)合在一起，構(gòu)成了精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)控制平臺(tái)，而專家系統(tǒng)是這個(gè)平臺(tái)的核心，他綜合所得到的數(shù)據(jù)和知識(shí)庫(kù)中的知識(shí)，從人口、效益、資源和環(huán)境等方面綜合考慮，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供智能化、形象直觀的信息和決策服務(wù)，具體到為每一塊農(nóng)田提供品種、施肥、灌溉、病蟲害防治、產(chǎn)后處理和銷售等的輔助決策。將來(lái)建造農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)更多地需要數(shù)據(jù)融合、數(shù)據(jù)挖掘、貝葉斯概念推理等理論的支持。3 存在問題農(nóng)業(yè)機(jī)器人的智能問題農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的特點(diǎn)要求農(nóng)業(yè)機(jī)器人具有相當(dāng)?shù)闹悄芎腿嵝陨a(chǎn)能力以適應(yīng)復(fù)雜的非結(jié)構(gòu)環(huán)境，例如辨識(shí)和避障能力等。專家紛紛把研究重心從機(jī)械部分轉(zhuǎn)向機(jī)器視覺、人工智能

22、方面，力圖解決農(nóng)業(yè)機(jī)器人的智能問題。技術(shù)上在自動(dòng)導(dǎo)航、視覺辨識(shí)定位等方面已有成熟的解決方案，但總的來(lái)講，智能系統(tǒng)的發(fā)展還不夠完善，農(nóng)業(yè)機(jī)器人的智能程度還不能滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需要，很多任務(wù)無(wú)法由農(nóng)業(yè)機(jī)器人單獨(dú)完成，且高智能帶來(lái)的高成本也制約著農(nóng)業(yè)機(jī)器人的發(fā)展應(yīng)用。農(nóng)業(yè)機(jī)器人的成本過高問題目前研制出來(lái)的農(nóng)業(yè)機(jī)器人大都只針對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)某一環(huán)節(jié)的某一項(xiàng)作業(yè)而言，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的特征之一是季節(jié)性強(qiáng)，造成了農(nóng)業(yè)機(jī)器人的使用效率低，間接地增加了農(nóng)業(yè)機(jī)器人的成本。其性價(jià)比不能滿足市場(chǎng)的需要，成為制約農(nóng)業(yè)機(jī)器人商業(yè)化和進(jìn)一步研究應(yīng)用的瓶頸問題。農(nóng)業(yè)機(jī)器人易受環(huán)境變化的影響問題在農(nóng)業(yè)機(jī)器視覺導(dǎo)航應(yīng)用中，存在受自然光照等外界

23、環(huán)境干擾較大，作物品種差異大、作物缺失、背景多變等復(fù)雜因素，單一的視覺傳感器越來(lái)越難以滿足精確定位的要求，因受環(huán)境變化的影響，檢測(cè)導(dǎo)航信息的穩(wěn)定性也大受影響20 。4 結(jié)束語(yǔ)通過對(duì)國(guó)內(nèi)外農(nóng)業(yè)機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用的介紹，可以看出農(nóng)業(yè)機(jī)械化進(jìn)程較快的歐美一些國(guó)家已經(jīng)證明了現(xiàn)代農(nóng)業(yè)能夠產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益，農(nóng)業(yè)機(jī)器人技術(shù)發(fā)展水平較高的日本也充分證明了農(nóng)業(yè)機(jī)器人技術(shù)能夠大大解放生產(chǎn)力，提高農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)器人的發(fā)展有待于積極大力地推進(jìn)，克服其局限性，加大對(duì)已有農(nóng)業(yè)機(jī)器人的改進(jìn)，設(shè)計(jì)制造出適應(yīng)中國(guó)具體國(guó)情的農(nóng)業(yè)機(jī)器人，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平的提高創(chuàng)造生產(chǎn)條件，最終促進(jìn)中國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)快速、穩(wěn)定

24、地發(fā)展。參考文獻(xiàn)1KondoN,J.InProceedingsoftheInternationalSymposiumonAgriculturalMechan izationandAutomation,1997,1:93-98.2KondoN,MontaM,J.InProceedingsoftheInternationalWorkshoponRoboticsandAutom atedMachineryforBio-productions,1997:7-12.3KondoN,M.ASAEPublisher,1998.4 王輝 , 程雪 , 李玉霞 . 農(nóng)業(yè)機(jī)器人應(yīng)用進(jìn)展初探J. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué) ,2009,37(16):7674-7675.5 劉長(zhǎng)林 , 張鐵中 , 楊麗 . 茄子收獲機(jī)器人視覺系統(tǒng)