农业变革下农业科技崛起：从欧美到亚太的格局

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    本文是从微信公众号“35 斗”（ID：）转来的，作者是郭小东，36 氪获得了授权并进行了发布。

    正如我们所知，农业正以一种全新的姿态改变。

    全球人口迅速增长，对粮食的需求持续攀升。高新科技，特别是农业技术，如今发挥着比以往更关键的作用。人们开始寻求智能化精准农业技术，希望能显著提升土地的产量。以强大的 GPS 技术和大数据为动力的机器人技术在农业领域的作用突出，这是人们关注的焦点。

    农业科技在过去约五年时间里发展迅速，农业机器人不再仅仅局限于约翰迪尔的智能拖拉机以及农业无人机。北美和欧洲在精准农业以及农业机器人的使用方面处于世界领先地位，而亚太地区（主要是中国和印度）也在呈现出快速增长的态势。

    人们总体上对物联网，尤其是智能农业技术的认识在不断增强。这进一步有助于他们最大限度地使用农业机器人，比如能够加快进程，还能提高效率，并且可以排除人工失误的可能性等。

    最近的一份报告显示，到 2024 年底，农业机器人的年出货量预计会达到一定数量。2016 年的年出货量仅仅是 33000 台。接下来，我们会着重介绍机器人在农业里的一些重要功能以及用例。

    1. 农业机器人的种类

    大数据及技术支撑型农业兴起后，越来越多的农业机器人开始进入大众视野。一些机器人拥有先进的人工智能（AI）技术且内置分析系统，它们正被广泛应用于各种场合。有的用于农作物和牛群的管理，有的用于奶牛管理，有的用于土壤监测，还有的用于整体农业产量优化等。在这些技术的辅助下，农业生产得以实现可持续发展。农业无人机和 GPS 驱动的智能拖拉机很受欢迎，挤奶机器人、无人驾驶喷射直升机和物料管理系统也越来越受青睐。农业机器人在水资源管理和灌溉方面能带来可观收益。还有“智能收割机器人”，以及用于农场库存管理的“智能”工具。总之，机器人正在重新定义“数字农场”这一概念。有趣的是，农业机器人也为室内农业实践助力。

    John Deere 是全球农业机器人行业的巨头。AGCO 是全球农业机器人行业的巨头。Lely 是全球农业机器人行业的巨头。

    2. 作物的微观监测

    在美国，农业农场的平均规模为 444 英亩，且在过去几十年里一直相对稳定。所以，对大型农田进行人工监测很困难，也增加了许多与农业相关的不确定性因素。为降低这种风险，农业机器人和无人机能发挥作用。它们通常可利用强大的传感器和测绘技术，给农民带来全面且实时的作物信息。部分农业机器人能够非常接近地面作物，其目的是传递非常微观的作物信息。目前，一些公司已经开始着手提供成套的农业硬件以及软件分析工具。

    一般来说，农业机器人系统包含 5 个重要组件。其一为网络；其二是卫星系统；其三是农业机器人；其四是智能手机或平板电脑；其五是物流单元。

    3. 微型喷洒和除草

    微型喷洒和除草机器人目前很受欢迎，它能代替手工在田间喷洒农药。传统人工喷洒和除草耗时，过度使用化学物质会造成浪费，还可能对环境有不利影响。用于除草的农业机器人配备先进计算机“视觉”，能准确识别受杂草侵害区域，在这些区域喷洒所需用量的杀虫剂。这在一定程度上降低了除草剂的使用量，并且有助于农民减少不必要的花费。另外，农民能够借助机器人去发现并铲除杂草，而不是通过在杂草上喷洒化学物质来清除。每台农业机器人凭借自动除草技术，平均能够杀死大约 90%的害虫，同时还能节约 75%的农药使用量。

    激光技术可用于某些农业机器人除杂草。一个好的除草/微喷机器人必须具备准确的触觉感知能力。

    4. 无人机和传感器的作用

    2017 年 1 月时，全球农业无人机市场的价值上升到了 3250 万美元。这是根据 PwC 的一份报告得出的结果。无人机广泛应用的主要领域包括土地测绘、农田害虫探测和一般的作物检查。事实上，在不远的将来，农业无人机或许能够“互相沟通”并实现“团队合作”，比如进行深度的农作物处理、灌溉管理和除草等工作。在智能农业生态系统里，传感器一直起着极为重要的作用。比如，土壤湿度传感器能够持续对土壤状况（像湿度水平等方面）进行跟踪，把数据传送到云端网络，还能提醒农民在合适的时候进行灌溉。这样一来，水资源浪费的情况就减少了。在新西兰，农民们借助它来追踪奶牛排尿的地点，由于这些地点不需要任何肥料或化学品，所以也能降低化肥的使用量。如果没有无人机和传感器的辅助，农业机器人的效用将非常有限。

   

    到 2020 年底时，农业无人机的市场规模将会达到 29 亿美元。在 2015 年同期的基础上，这个规模增长了将近 5 倍。

    5. 更有效地采摘、分类和收割

    欧盟资助的农作物项目表明了这一点，该项目是农作物智能机器人。目前，专用于采摘和分类“无核小果”的应用程序已开始测试和部署，这些应用程序通常具备手工灵巧度，而小麦和玉米等作物能被收割机轻松收割。

    几个月前，国际领先的研究公司发布了一款草莓采摘机器人的样机。这款机器人能够对 70%的成熟草莓进行分类和采摘。在 2013 年，日本 Seiki 公司展示过一款类似的农业机器人。

    自动苹果采摘机器人配备了真空清除机制和计算机视觉，这种方式不会对作物本身或果实造成任何损害，它们开始进入人们的视野，预计在未来几年内将成为绝对的主流。

    农业机器人的视觉系统具备这样的能力，它可以测量果实的成熟度，还能够检测果实上是否存在灰尘，同时也可以管理温度和风力条件。在传统农业领域里，农作物在收割过程中容易受损，这是一个非常大的问题。然而，农业机器人的出现，无疑能够消除人们对于农作物收割受损的这种担忧。

    机器人公司（位于美国加州）在进行苹果采摘机器人的试运行，FF 机器人公司（位于以色列）也在进行苹果采摘机器人的试运行。产品中所内置的人工智能传感器能够让农民明确作物的收割时间。

    6. 机器人耕作的主要驱动力

    到 2024 年，全球农业机器人市场的年收入将达到 740 亿美元以上。全球人口在呈指数级增长，这可以说是机器人精准农业得以快速发展背后的最为主要的因素。因为需要养活的人口数量增多了，而土地资源的总量是有限的，所以产量必须要实现最大化。使用农业机器人和智能农业技术是有可能产生巨大的规模经济效益的。

    农场工人的工资在农业总支出中占 41%，这一情况使得农场主会用农业机器人去替代部分劳动力。

    一方面，劳动力不足是原因之一。如今，多数年轻人对传统农业缺乏兴趣。粮食短缺水平不断上升，气候变化持续，现有的人工农业存在瓶颈（还有不确定性和低产量等问题），这些都促使人们转而使用农业机器人作为可行且高效的人工替代品。物联网对农业的影响越来越大，而农业机器人正好为其提供了很多便利。

    农业机器人行业并非一帆风顺。目前技术较为分散，农民普遍缺乏相关意识，还存在基础设施方面的问题，所以机器人在农业中的好处短期内难以实现。然而，随着农业技术标准的进一步发展，这些问题将会逐步得到解决。

    7. 农业机器人进行种植和播种

    2016 到 2017 年期间，印度将近 16%的水果和蔬菜产量出现流失，谷物的浪费率更是高得令人惊讶。实际上，许多浪费是在播种阶段发生的。不过，这仅仅是因为农民采用过时的方式，从移动的拖拉机上喷洒种子（也就是所谓的“播种机”），进而导致了浪费。

    农场机器人具有高尖端地理测绘功能，能够有效防止这种浪费。它可以准确确定所有相关的土壤特征，进而能让种子在正确的时间播撒在正确的位置。

    它们能够为苗圃的自动化提供动力。可以确保对所有的温室培植进行优化，其中包括盆栽、播种以及仓储。精确播种，从某种程度而言，就是要让作物从种子开始到最后成熟收割的可能性达到最大。

    随着全球城市化迅速发展，农业机器人在帮助创建室内农场，也在管理和维护室内农场（处于城市环境中）。在香港，这样的一个农场机器人系统能够减少 95%的用水量，并且植物的生长速度大大加快。

    8. 无人驾驶技术和机器人的崛起

   

    智能拖拉机存在已久，然而因某些因素，该技术发展较为缓慢。主要因素之一是传感器价格相对较高，这对普通农户而言可能是关键因素；还有因缺乏相关知识而产生的不信任；以及监管方面的问题。但展望未来，农业机器人无疑有潜力引入无人驾驶的农业技术。

    预计在 2028 年，智能拖拉机的总出货量能够达到 70 万辆。到 2038 年，会售出 4 万多辆 5 级拖拉机。专家称，2024 年将成为农业机器人的“触发年”。在此之后，出货量将会开始大幅度加速。农场自动化配套的成本也会开始逐渐下降，从而进一步推动大规模的使用。智能农业机器人不会完全取代人类在农业领域的地位。在可预见的未来，它们将成为自主精准农业的代表性产品。

    9. 挤奶机器人等的应用

    到 2017 年第三季度，全球有超过 34000 台挤奶机器人（简称 RMS）在农场开始投入使用。在挤奶之前，它们会往奶牛的乳房上喷洒“安全”的消毒剂。它们不会去处理细菌感染的风险以及牛奶产量低的问题。更重要的是，这些机器人还会协助动物为挤奶做准备。这保证了所获得的牛奶在量和质上都是最好的。根据经验，在整个泌乳周期中，挤奶的频率需要稳步下降。目前，挤奶机器人价格较为高昂，一台能挤 50 至 70 头奶牛的机器人大概价值美元。不过，随着市场的发展，预计其成本将会降低。通过进行适当的管理以及进行规范的操作，并且对劳动力进行培训，这也是至关重要的，挤奶机器人具有明显的优势。虽然在一开始，这种优势可能并不容易被察觉。

    10. 修剪和切割作物

    农田里作物种子之间的理想间距是多少呢？怎样能让作物健康生长的可能性达到最佳呢？传统上，农民们通常依靠经验和猜测。然而，现在专门的农业机器人可以测量植物的“正确”密度，以实现最佳生长，并且这些机器人通常会降低作物种植的密度，这就是所谓的“细化”。农业机器人能够用于对作物进行修剪操作，也能够用于对作物进行切割操作，目的是促进作物的健康生长。在进行“修剪”作物和“切割”作物这两种行为时，农业机器人都运用了高尖端的计算机视觉技术。当下，葡萄酒行业已经达成了自动修剪的成果（像葡萄园机器人 Wall-Ye 这样的），同时蓝莓修剪机器人也已经被开发出来了。

    去年，蓝河科技公司生产的生菜机器人获得了一项奖项，该奖项是“农业杰出产品创新”奖。

    11. 农业机器人仍需技术改进

    即便如此，问题还是存在的。其一，缺乏统一且有效的监管，这对设备制造商和农民而言都是个大问题。其二，机器人的定位精度有待提升，而这会使除草、灌溉、作物监测以及其他活动更加有效。其三，农场机器人对人类和环境的安全系数仍存在疑问。其四，目前也无法确定万一发生意外事故，由谁来承担责任。并且为了展开精准的分析，比如在采摘之前明确水果的成熟度，机器人得把温度波动以及光线变化等外部因素考虑进去。安装和布置农业机器人需要投入较多的资金，倘若技术没有得到恰当的改进，那么它们就无法提供性价比高的服务。

    精准灌溉在全球范围内得到了迅速的普及。它与传统灌溉方法相比较，具有两个重要的优势。其一，那些以前无法延伸到的地区现在能够被灌溉到了。其二，能够针对作物进行单独的灌溉。

    12. 机器人牧羊

    牧牛是最为古老的工作之一，并且也是最为棘手的工作之一。农业机器人能够以无人机的形态，让这一工作过程实现自动化。爱尔兰已经开始利用无人机来管理羊群，新西兰也已经开始这样做了。这些无人机可以进行远程操控，并且它们会持续进行跟踪，以保证没有家畜走失。

    一方面，这些无人机的电池寿命较为短暂，大概在 20 到 25 分钟左右。另一方面，其价格却比较昂贵，像 Q500 无人机的售价为 1299 美元。在澳大利亚，有许多牧场主会借助直升机来进行放牧工作。对于这些牧场主来说，无人机是一个更为合适的选择，并且与人工养殖相比，成本也更低。

    因为农场机器人出现了，所以农业施肥发生了革命性变化。比如，有些农业机器人能确保氮肥得到有效利用。

    总结

    35 斗察觉到，农业机器人虽具备诸多优势且功能强大，然而当下仍处在起步阶段，并且存在不少不足之处。倘若这些问题能够得到解决，农业机器人就会在我们的视野中更为频繁地出现。若您对农业机器人的发展予以关注，那就请持续关注我们吧。

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