农业机器人技术与产业前瞻

1智慧农业与农业机器人

1.1智慧农业的内涵

1.2智慧农业大潮

1.2.1全球智慧农业的兴起

1.2.2我国智慧农业的发展

1.2.3我国智慧农业的发展新阶段

1.3智慧农业中的机器人要素

2农业机器人发展模式与路径

2.1农业机器人发展的驱动要素与体系架构

2.1.1农业机器人发展的驱动要素

2.1.2农业机器人发展的体系架构

2.2我国农业机器人发展要素、模式与阶段性判断

2.2.1我国农业机器人发展的农业生产要素

2.2.2我国农业机器人发展的机器人产业要素

2.2.3我国农业机器人发展的社会要素

2.3农业机器人发展阶段性的整体判断

2.3.1农业机器人发展的初级阶段

2.3.2高质量发展阶段(产业爆发期)机

2.4农业机器人发展模式

2.4.1全球农业机器人发展的主要模式

2.4.2中国特色模式

3农业机器人技术的专利挖掘分析

3.1农业机器人关键技术推测方法

3.1.1关键技术基础性判定

3.1.2关键技术传播性判定

3.1.3关键技术协同性识别

3.2农业机器人专利数据库

3.2.1农业机器人专利总体数据

3.2.2农业机器人技术来源与专利流向全球特征数据

3.2.3农业机器人专利的热点组织数据

3.2.4农业机器人专利的热点专家数据

4国外农业机器人产业

4.1国外农业机器人

4.1.1整体市场规模

4.1.2明星企业及其布局

4.2国外农业机器人产业现状

4.2.1设施园艺作业机器人

4.2.2巡检机器人与传感器

4.2.3大田农业无人驾驶与自主导航

5我国农业机器人产业

5.1我国农业机器人

5.1.1整体市场规模

5.1.2明星企业及其布局

5.2我国农业机器人产业现状

5.2.1设施园艺作业机器人

5.2.2农业信息化与人工智能系

5.2.3大田农业无人驾驶与自主导航

6我国农业机器人新型产业链结构

6.1传统农机产业链

6.2农业机器人新型产业链结构

6.3农业机器人产业链主要产业

6.3.1底盘

……

9我国农业机器人发展前瞻

9.1科研与人才培养体系

9.2技术与产业发展趋势

9.3结语

参考文献

1智慧农业与农业机器人

1.1智慧农业的内涵

今天，在全球，在中国，智慧农业已成滚滚大潮。从陌生、新奇到遍布农业生产的各个场景，从平台的从无到有到成为农业生产的基本手段，智慧农业正在深刻改变农业生产的整体面貌。

什么是智慧农业?国内外相关机构、专家和农业一线人员有不同的定义和理解。根据赵春江院士等专家的观点结合著者的理解，智慧农业可以概括为面向农业的三大现实问题，综合利用三大技术手段，通过三大重要转变实现三大生产目标

(1)面向三大现实问题

智慧农业面向并致力于解决农业“人工化作业、粗放式管理、被动性防控”三大现实问题。

传统农业已经从完全依赖人工劳动过渡到依赖人工操作农机装备，但人工投入过多、劳动强度偏大的问题仍然突出;农业生产仍主要依赖人工经验的粗放式生产管理，导致水、肥、药等过量投入，生产潜力远未释放，如我国设施番茄、黄瓜的单产水平与发达国家相比还有两到三倍的差距;传统农业生产靠天吃饭，对风雨雪雹、倒春寒、病虫害等灾害的防御能力过差，大量投人和辛勤耕耘却极易减产甚至绝收。2023年4月，山西省突遇暴雪天，气温在短短几天内急剧下降了近30C，当地的农业生产遭受了巨大损失，有近200万亩果园和近300万亩小麦遭受无妄之灾(图1.1a);2023年5月，河南多地小麦遭“烂场雨”，导致大量早熟小麦发芽、腐烂而大量减产，形成了轰动的社会事件(图1.1b)。

智慧农业技术和模式应对农业生产起到怎样的支撑作用?智慧是手段，而不是目的。归根结底，智慧的手段要为保障和提升农业生产服务。其首先必须直面上述三大现实问题，确立智慧农业建设发展的核心目标，提出并落地针对性的解决方案。

(2)综合利用三大技术手段

智慧农业综合利用三大技术手段一一物联网(IoT)、农业机器人(Agribot)、人工智能(AI)技术。它们分别作为数据媒介、作业终端和赋能方法深度融合，构成智慧农业的IAA (loT-Agribot、AI)技术核心(图1.2)。

与过去的精准农业、物联网农业和今天的AI农业等相比，智慧农业是多项技术高度综合的成套解决方案(图1.3)，其突出农业生产管理全程的数据和信息传递闭环，基于传感器的物联网络实现对作物、农业环境、装备等的监测，再通过模型和人工智能算法对监测大数据进行分析形成判断和决策，进而驱动机器人化农机或智能装备实现自主管控与作业。同时，自主管控与作业又进一步基于物联网络的信息收集和分析形成全链的生产制度管理、溯源与效益评估。

本书基于著者团队深耕农业机器人领域近二十余年的研究经验，梳理了农业机器人国内外产业与技术现状、专利集聚与领军团队分布，剖析了国内外农业机器人发展模式与阶段性特征，探讨了农业机器人新型产业链结构，提出了我国农业机器人发展的产业需求、卡点与科研目标转移态势，指出了技术、产业的融合发展路径。