郝秋菊

（山西省農(nóng)業(yè)機械發(fā)展中心，山西 太原 030002）

近年來，山西省農(nóng)業(yè)機械裝備取得明顯成效，2018年全省農(nóng)作物耕種收的綜合機械化率達到68.1%，超出全國平均水平。山西省農(nóng)業(yè)機械化發(fā)展第十三個五年規(guī)劃（2016年—2020年）提出到2020年全省農(nóng)作物耕種收的綜合機械化率達到72%，小麥、玉米、馬鈴薯三大糧食作物耕種收的綜合機械化率達到81%以上。截至2018年底，全省農(nóng)機總動力達到1 441.09×104kW，其中，柴油發(fā)動機總動力達到1 160.38×104kW，占農(nóng)機總動力的80.52%；電動機總動力達到252.63×104kW，占農(nóng)機總動力的17.53%，在農(nóng)機總動力穩(wěn)步增長的同時，全省農(nóng)業(yè)機械化也在朝著綠色環(huán)保方向邁進。單從這個數(shù)字來看，全省農(nóng)業(yè)機械化程度尚可，但高端農(nóng)機裝備的應用仍然不足。當前產(chǎn)業(yè)程度較高的農(nóng)業(yè)機器人應用案例包括自動駕駛拖拉機、植保施藥無人機、遙控除草機器人和自主信息采集無人機等。

1 山西省大田農(nóng)業(yè)機器人應用現(xiàn)狀

1.1 動力機械

拖拉機擁有量達到37.94×104臺。2017年，壽陽縣農(nóng)機局引進拖拉機無人駕駛技術設備，該設備直線作業(yè)行精度效率超過人工，可自動分辨不同地塊的邊界線，但因其地頭轉彎適應性差等原因未能大面積推廣。目前市面上的無人農(nóng)機多為通過執(zhí)行若干條設定好的程式運作，對環(huán)境的應對能力較弱。2018年10月“超級拖拉機I號”在洛陽下線，是我國發(fā)布的首臺具備完全自主知識產(chǎn)權的純電動無人駕駛拖拉機。河南省智能農(nóng)機創(chuàng)新中心下一步將結合相關算法升級，以及對數(shù)據(jù)進行優(yōu)化處理，使“超級拖拉機I號”能夠及時處理實際操作中的復雜環(huán)境問題，實現(xiàn)真正意義上的無人化運作。2019年第六屆中國（山西）特色農(nóng)產(chǎn)品交易博覽會現(xiàn)代新型農(nóng)機裝備展，展出了一輛無人駕駛拖拉機，通過打4個點，連成一個四邊形，形成電子圍欄，農(nóng)業(yè)機器人只會在這個劃定的電子圍欄里，自動規(guī)劃路徑進行無人駕駛作業(yè)。它具備自動掉頭轉彎和倒退功能，能作業(yè)中遠程控制和遠程監(jiān)控，實現(xiàn)了真正意義上的無人駕駛。

1.2 耕整地機械（深松機）

2015年，山西省農(nóng)機局開始引進深松作業(yè)信息監(jiān)管系統(tǒng)，到2018年，項目縣基本都配備了深松作業(yè)遠程監(jiān)控系統(tǒng)，在承擔深松作業(yè)補助的農(nóng)機戶、農(nóng)機服務組織的作業(yè)機組上安裝深松作業(yè)遠程監(jiān)測終端。農(nóng)機深松作業(yè)信息化監(jiān)管服務系統(tǒng)采用衛(wèi)星定位、無線通訊技術和深松機具狀態(tài)監(jiān)測傳感技術，實現(xiàn)對農(nóng)機深松作業(yè)過程、面積、深度等參數(shù)實時準確監(jiān)測，支持深松作業(yè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析、圖形化顯示、作業(yè)機具管理、作業(yè)視頻監(jiān)控與合作社管理等功能。通過在農(nóng)機專業(yè)合作社與農(nóng)場應用示范，充分驗證了農(nóng)機作業(yè)監(jiān)管軟硬件系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠性，能有效滿足農(nóng)機和農(nóng)田作業(yè)環(huán)境要求。同時，在深松、機收、耕整地、播種和田間管理等不同田間作業(yè)類型多次試驗結果表明，系統(tǒng)精度能滿足農(nóng)機作業(yè)補貼監(jiān)管需要。系統(tǒng)監(jiān)管方式靈活，支持作業(yè)面積、作業(yè)視頻和部分作業(yè)質量參數(shù)監(jiān)測需要。系統(tǒng)配置靈活，可面向不同農(nóng)機作業(yè)類型進行作業(yè)監(jiān)管，通過配置不同傳感器，可支持玉米機收、秸稈還田、機插秧和深松作業(yè)數(shù)量和質量監(jiān)管應用。

1.3 田間管理機械

隨著大量農(nóng)村勞動力進城務工，在農(nóng)村從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的勞動力不斷減少，這自然就提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的用工成本，加之進城務工人員的工時費高于農(nóng)村，使得農(nóng)業(yè)生產(chǎn)缺乏吸引力，讓農(nóng)戶不得不提高雇工費來進行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，但即便這樣，在病蟲害大面積爆發(fā)的時候，種植戶還是會面臨請不到人的困境。而且如果農(nóng)產(chǎn)品價格較高，對農(nóng)戶來說還有盈利空間；如果農(nóng)產(chǎn)品價格較低，賺不到錢甚至賠錢，植保無人報價，很多農(nóng)戶就會放棄農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。另外，農(nóng)村土地流轉正在加速推進，家庭農(nóng)場、種植大戶越來越多，對病蟲害防治的需求越來越大，傳統(tǒng)的背負式噴霧器難以適應大面積、突發(fā)性病蟲害防治的需求。

植保無人機，又名無人飛行器，顧名思義是用于農(nóng)林植物保護作業(yè)的無人駕駛飛機，該型無人飛機由飛行平臺（固定翼、直升機、多軸飛行器）、導航飛控、噴灑機構3部分組成，通過地面遙控或導航飛控，來實現(xiàn)噴灑作業(yè)，可以噴灑藥劑、種子、粉劑等。與傳統(tǒng)植保作業(yè)相比，無人機植保作業(yè)具有精準、高效、環(huán)保、智能化、操作簡單等特點，此外，由于植保無人機體積小、質量輕、運輸方便、飛行操控靈活，對于不同的地塊和作物均具有良好的適用性。據(jù)了解，植保無人機與人工作業(yè)相比，一架無人機可頂30個人工，一天8 h可噴灑20～33.33 hm2土地。無人機采用領先的微量噴霧技術，旋翼產(chǎn)生的向下氣流，確保作物的下部葉片或莖均勻著藥，防治效果比人工提高20%，可減少人工投入，變化學、人工防治為生物、物理防控，提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，提高生產(chǎn)效益。

高效植保是農(nóng)業(yè)機械化生產(chǎn)全程發(fā)展的重要環(huán)節(jié)。近年來，山西省致力于高效植保裝備的引進，并探索適用于本省的高效施藥路線。2012年山西省開始引進農(nóng)用植保無人機裝備，截至目前，全省植保無人機保有量達323臺，累計作業(yè)面積超過20×104hm2。

臨汾、運城、晉城等多地農(nóng)機推廣部門探索農(nóng)用無人機果園授粉、葉肥播撒等新功能，拓展農(nóng)用無人機的應用范圍和領域。據(jù)介紹，山西省還將繼續(xù)加大新型植保無人機的示范和推廣力度，推動植保無人機技術向智能化方向發(fā)展。

1.4 其他機械

目前，山西省種植施肥機械、收獲機械、排灌機械、收獲后處理機械、農(nóng)產(chǎn)品初加工機械、農(nóng)用搬運機械、畜牧機械、農(nóng)業(yè)廢棄物利用處理設備、農(nóng)田基本建設機械等正朝著智能化方向發(fā)展。

2 山西發(fā)展農(nóng)業(yè)機器人的制約因素及對策

目前，山西省農(nóng)機產(chǎn)業(yè)發(fā)展存在農(nóng)機產(chǎn)品種類不全、品質不高、中高端產(chǎn)品供給不足、農(nóng)業(yè)裝備制造關鍵零部件受制于人，特別是特色農(nóng)業(yè)機械裝備技術基礎性研究薄弱，農(nóng)機農(nóng)藝結合不緊密等諸多問題，制約著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展需求，還待轉型升級。要以習近平新時代中國特色社會主義思想為指導，認真貫徹落實黨中央、國務院和省委省政府決策部署，牢固樹立創(chuàng)新、協(xié)調、綠色、開放、共享的發(fā)展理念，以推進供給側結構性改革為主線，以適應農(nóng)業(yè)發(fā)展方式轉變、提質增效需求為導向，以推動農(nóng)機裝備產(chǎn)業(yè)轉型升級、提高現(xiàn)代農(nóng)業(yè)建設裝備支撐能力為目標，以填空白、補短板、提質量為著力點，從供給側和需求側兩端發(fā)力，加強農(nóng)業(yè)機器人重點關鍵技術攻關，推動信息化、智能化等先進技術與農(nóng)機裝備制造技術的深度融合和農(nóng)機裝備與農(nóng)藝技術有機融合。通過自主研發(fā)、集成創(chuàng)新，快速促進山西省先進、適用、安全、可靠的農(nóng)業(yè)機器人發(fā)展。

要立足山西特色農(nóng)業(yè)，以基礎研究為根本，融合傳感、控制、信息獲取、移動計算等機器人技術，推進山西省農(nóng)業(yè)機器人發(fā)展。一是發(fā)展能實現(xiàn)播深調控、種肥遠距離輸送、高速播種、健壯苗識別、膜上栽植、智能化監(jiān)控，并適應不同栽培模式的高速精量移栽機器人；二是發(fā)展能實現(xiàn)路徑規(guī)劃、病蟲草害快速識別及數(shù)據(jù)實時傳輸與處理、變量噴霧控制、高地隙智能精準施藥的植保機器人；三是發(fā)展能實現(xiàn)自動供種、自凈、定量定位、零速投種、智能控制的精密播種機器人；四是發(fā)展能實現(xiàn)水分自動測量、真空低溫干燥、熱風真空雙效干燥、紅外真空組合干燥、太陽能谷物干燥的烘干控制機器人；五是發(fā)展能監(jiān)測畜舍養(yǎng)殖環(huán)境數(shù)據(jù)，智能調控環(huán)境的養(yǎng)殖巡檢機器人，實現(xiàn)禽畜健康狀況智能識別，飼喂系統(tǒng)、環(huán)境智能調節(jié)；六是發(fā)展能抗氣蝕、磨蝕、高抗堵、低流量低能耗精準控制水肥一體化噴滴灌機器人。

在關鍵零部件方面，針對中高檔零部件基本依賴進口的突出問題，加快關鍵零部件試驗研究，為高水平、高精度、高質量農(nóng)業(yè)機器人零部件的研制與生產(chǎn)提供保障。研發(fā)用于農(nóng)業(yè)機器人行走裝置與機械臂的高效率高可靠性的農(nóng)業(yè)機器人靜液壓驅動裝置和新型節(jié)能環(huán)保動力裝置；研發(fā)集懸浮液壓結構、集成電控單元和轉角傳感技術的轉向橋及其懸浮系統(tǒng)；研發(fā)作業(yè)質量、作物物理特性視覺轉換等農(nóng)業(yè)機械專用傳感器；研發(fā)生產(chǎn)集身份識別、導航定位、工況監(jiān)測、產(chǎn)量監(jiān)測于一體的農(nóng)業(yè)機器人智能化控制作業(yè)系統(tǒng)；研發(fā)具有精確控制策略的智能作業(yè)電液控制單元。