一、农业机器人产业需求背景
（一）农业生产环节依赖人力
在传统农业生产中，耕地、播种、移栽、施肥、灌溉、除草、收获等关键环节，大多依赖人工劳作。这些工作不仅耗费大量人力，且作业效率易受天气、地形和劳动力数量等因素制约，难以满足现代农业对高效、稳定生产的需求。例如在播种时节，若遇连续降雨，人工播种进度受阻，就可能错过最佳播种期，影响作物生长和最终产量。
（二）粮食产量需求剧增
据预测，到2050年世界需增加60%的食物生产以满足全球人口增长需求。在有限耕地资源下，提升农业生产效率迫在眉睫。农业机器人等智慧农业技术，能借助精准作业、智能监测和数据分析，提高农产品产量与质量，优化资源利用效率，成为保障全球粮食安全的重要手段。
（三）农业劳动力短缺
从1991 - 2021年，世界农业劳动力占比从44%降至26% ，中国农业劳动力平均每年减少约1300万人，且老龄化问题突出。年轻一代从事农业意愿低，劳动力短缺严重制约农业发展，农业机器人作为替代方案，可缓解劳动力压力，保障农业生产持续进行。
二、农业机械的发展历程与机器人诞生
（一）农业机械的发展
从原始社会简单农具，到工业革命后机械化农具，再到如今智能农业机械，技术变革不断推动农业生产力提升。如早期畜力牵引犁具，逐步被机械化拖拉机替代，大大提高耕地效率；联合收割机出现，让谷物收获从人工收割、脱粒的繁琐流程，转变为一次性完成，极大缩短收获时间。
（二）农业机器人的定义与组成
农业机器人是替代人工作业的高端智能农业机器，具备精准、高效特性。它由移动平台、感知系统（如摄像头、传感器）、控制系统（中央处理器、软件算法）和执行系统（机械臂、末端执行器）等组成，各部分协同工作，实现对复杂农业生产任务的自主或半自主执行 。例如采摘机器人，通过视觉感知系统识别果实成熟度和位置，控制系统规划机械臂运动路径，末端执行器完成果实采摘，全程高效且精准。
三、典型农业机器人与关键技术
（一）巡检、作物表型、放牧机器人
这类机器人关键技术包括农业机器人移动平台，确保在复杂地形稳定移动；导航技术，如GPS、视觉导航等，实现自主路径规划；作物表型分析技术，利用图像识别、光谱分析等手段，获取作物生长信息；路径规划技术，使机器人在田间合理穿梭，完成巡检、放牧等任务。例如，放牧机器人可通过传感器实时监测牛羊位置和状态，按设定路线引导放牧，解放人力。
（二）对靶施药、施肥机器人
目标识别与跟踪技术，快速精准识别作物病虫害区域或需施肥区域；大小预测技术，评估病虫害或养分需求程度；喷嘴设计与雾化控制技术，保证药剂、肥料精准喷施，减少浪费与环境污染。以对靶施药机器人为例，它能在行进中快速识别病虫害植株，精准施药，相比传统大面积喷施，药剂用量可大幅降低。
（三）精准除草机器人
目标识别与跟踪技术，区分杂草与作物；形状补偿技术，适应不同形状杂草；末端执行器设计，如机械切割、激光除草等，高效去除杂草。如我国研发的激光除草机器人，利用AI图像识别分辨杂草和作物，用高能激光精准除草，实现无污染、高效率作业 。
（四）剪枝机器人
点云配准技术，获取树木三维结构信息；多传感融合技术，融合视觉、力觉等传感器数据；虚拟现实与数字孪生技术，辅助操作人员远程控制和模拟作业。剪枝机器人可根据树木生长模型和预设规则，精准修剪树枝，提升果园管理效率。
（五）果蔬采摘机器人
视觉伺服技术，根据视觉信息控制机械臂运动；路径规划技术，规划采摘顺序和机械臂运动轨迹；技能传递技术，通过学习人类采摘经验，优化采摘动作。如一些草莓采摘机器人，通过摄像头捕捉草莓位置和成熟度，机械臂模仿人工动作轻柔采摘，减少果实损伤。
四、农业机器人发展展望
（一）全球农业机器人产业化现状
移动平台、对靶施药机器人等已实现产业化，广泛应用于农业生产；精准除草机器人、果园运输机器人等接近产业化，部分产品已在试验和小范围推广；果蔬采摘机器人、剪枝机器人等离产业化还有较大距离，主要受技术瓶颈和成本制约 。
（二）存在的问题
1. 动态环境协调难：农业生产环境复杂多变，机器人在动态环境下实现手 - 眼 - 脚 - 脑协调困难，如在起伏地形、复杂光照下，感知和决策准确性受影响。
2. 末端执行器不灵巧：难以像人手一样精准、灵活操作，采摘易损伤果蔬，剪枝难以达到理想效果。
3. 效率问题：目前部分农业机器人作业速度慢，如采摘机器人采摘效率远低于人工熟练采摘者，影响大规模应用。
#农业趋势#
（一）农业生产环节依赖人力
在传统农业生产中，耕地、播种、移栽、施肥、灌溉、除草、收获等关键环节，大多依赖人工劳作。这些工作不仅耗费大量人力，且作业效率易受天气、地形和劳动力数量等因素制约，难以满足现代农业对高效、稳定生产的需求。例如在播种时节，若遇连续降雨，人工播种进度受阻，就可能错过最佳播种期，影响作物生长和最终产量。
（二）粮食产量需求剧增
据预测，到2050年世界需增加60%的食物生产以满足全球人口增长需求。在有限耕地资源下，提升农业生产效率迫在眉睫。农业机器人等智慧农业技术，能借助精准作业、智能监测和数据分析，提高农产品产量与质量，优化资源利用效率，成为保障全球粮食安全的重要手段。
（三）农业劳动力短缺
从1991 - 2021年，世界农业劳动力占比从44%降至26% ，中国农业劳动力平均每年减少约1300万人，且老龄化问题突出。年轻一代从事农业意愿低，劳动力短缺严重制约农业发展，农业机器人作为替代方案，可缓解劳动力压力，保障农业生产持续进行。
二、农业机械的发展历程与机器人诞生
（一）农业机械的发展
从原始社会简单农具，到工业革命后机械化农具，再到如今智能农业机械，技术变革不断推动农业生产力提升。如早期畜力牵引犁具，逐步被机械化拖拉机替代，大大提高耕地效率；联合收割机出现，让谷物收获从人工收割、脱粒的繁琐流程，转变为一次性完成，极大缩短收获时间。
（二）农业机器人的定义与组成
农业机器人是替代人工作业的高端智能农业机器，具备精准、高效特性。它由移动平台、感知系统（如摄像头、传感器）、控制系统（中央处理器、软件算法）和执行系统（机械臂、末端执行器）等组成，各部分协同工作，实现对复杂农业生产任务的自主或半自主执行 。例如采摘机器人，通过视觉感知系统识别果实成熟度和位置，控制系统规划机械臂运动路径，末端执行器完成果实采摘，全程高效且精准。
三、典型农业机器人与关键技术
（一）巡检、作物表型、放牧机器人
这类机器人关键技术包括农业机器人移动平台，确保在复杂地形稳定移动；导航技术，如GPS、视觉导航等，实现自主路径规划；作物表型分析技术，利用图像识别、光谱分析等手段，获取作物生长信息；路径规划技术，使机器人在田间合理穿梭，完成巡检、放牧等任务。例如，放牧机器人可通过传感器实时监测牛羊位置和状态，按设定路线引导放牧，解放人力。
（二）对靶施药、施肥机器人
目标识别与跟踪技术，快速精准识别作物病虫害区域或需施肥区域；大小预测技术，评估病虫害或养分需求程度；喷嘴设计与雾化控制技术，保证药剂、肥料精准喷施，减少浪费与环境污染。以对靶施药机器人为例，它能在行进中快速识别病虫害植株，精准施药，相比传统大面积喷施，药剂用量可大幅降低。
（三）精准除草机器人
目标识别与跟踪技术，区分杂草与作物；形状补偿技术，适应不同形状杂草；末端执行器设计，如机械切割、激光除草等，高效去除杂草。如我国研发的激光除草机器人，利用AI图像识别分辨杂草和作物，用高能激光精准除草，实现无污染、高效率作业 。
（四）剪枝机器人
点云配准技术，获取树木三维结构信息；多传感融合技术，融合视觉、力觉等传感器数据；虚拟现实与数字孪生技术，辅助操作人员远程控制和模拟作业。剪枝机器人可根据树木生长模型和预设规则，精准修剪树枝，提升果园管理效率。
（五）果蔬采摘机器人
视觉伺服技术，根据视觉信息控制机械臂运动；路径规划技术，规划采摘顺序和机械臂运动轨迹；技能传递技术，通过学习人类采摘经验，优化采摘动作。如一些草莓采摘机器人，通过摄像头捕捉草莓位置和成熟度，机械臂模仿人工动作轻柔采摘，减少果实损伤。
四、农业机器人发展展望
（一）全球农业机器人产业化现状
移动平台、对靶施药机器人等已实现产业化，广泛应用于农业生产；精准除草机器人、果园运输机器人等接近产业化，部分产品已在试验和小范围推广；果蔬采摘机器人、剪枝机器人等离产业化还有较大距离，主要受技术瓶颈和成本制约 。
（二）存在的问题
1. 动态环境协调难：农业生产环境复杂多变，机器人在动态环境下实现手 - 眼 - 脚 - 脑协调困难，如在起伏地形、复杂光照下，感知和决策准确性受影响。
2. 末端执行器不灵巧：难以像人手一样精准、灵活操作，采摘易损伤果蔬，剪枝难以达到理想效果。
3. 效率问题：目前部分农业机器人作业速度慢，如采摘机器人采摘效率远低于人工熟练采摘者，影响大规模应用。
#农业趋势#
