农侠会:三农领域产业社群(资源对接、案例分享、线上课程、线下活动)
随着科技的发展,越来越多的无人化农业采摘机器人、收获机器人等农业无人化作业及场景逐渐浮现。
最近,工业和信息化部、教育部等17部门印发《“机器人+”应用行动实施方案》(以下简称《方案》),该《方案》提到在农业方面,研制耕整地、育种育苗、播种、灌溉、植保、采摘收获、分选、巡检、挤奶等作业机器人,以及畜禽水产养殖的喂料、清污、消毒、疫病防治、环境控制、畜产品采集等机器人产品。
有机构预测,到2026年,农业机器人行业市场规模将达到10.44亿元。农业机器人是一种新型的智能农业机械装备,是人工智能监测、自动控制、图像识别技术、环境建模算法、感应器、柔性执行等先进技术的集合。
众所周知,农业机器人近年来发展迅速,在提高农业生产力、改变农业生产模式、解决劳动力不足以及实现农业的规模化、多样化和精准化等方面显示出了极大的优越性,已逐渐成为农业工程领域的重要方向之一。
近日,由农业行业观察、农侠会主办的农业行业观察私享会(第12期)在线举办,本次会议聚焦农业机器人,组委会邀请了北京启醒科技有限公司(简称:启醒科技)CEO宋博围绕《机器人技术驱动未来农业发展》的主题进行分享,并解密农业机器人政策、行业趋势、国内外发展态势以及农业机器人落地应用等内容及话题。
(以下内容是分享实录,删减版)
(启醒科技CEO/宋博)
团队:来自清华、北航名校,深耕机器人技术
启醒科技拥有国际一流的自主知识产权机器视觉人工智能核心算法和多源大数据系统平台,以及拥有移动机器人机构设计、电控、激光/视觉SLAM技术及视觉智能识别等全栈式机器人技术。启醒科技的核心技术团队来自清华大学人工智能研究院、北京航空航天大学机器人研究所、北京交通大学自治系统研究中心,在人工智能、机器人技术、定位与导航技术领域有较深地耕耘。团队已获发明专利7项、实用新型专利7项、软件著作权6项。
其中,北京航空航天大学“智能技术与机器人工程研究中心”(简称iTR研究中心)是在我国空间机构学创始人、中国工程院院士张启先先生的关怀支持下成立的。自成立以来,该中心在教育部“长江学者”和国家杰出青年基金获得者王田苗教授带领下,面向国家经济发展、航空航天制造、老龄化社会服务等迫切需求,在航空制造、反恐防暴、医疗机器人和助老助残等方面形成了独具特色的机器人技术与装备,并形成了工业机器人、特种机器人、医疗与服务机器人三个特色实验室。
红利:政策青睐、市场蓝海
农业与每一个人息息相关的,关乎国家14亿人口以及全球70亿人口的生存问题。
近些年,我国十分重视农业机器人建设,并且陆续出台相关扶持政策,其中包括每年的中央一号文件、乡村振兴政策,农业强国政策等,都提及农业技术和智慧农业等的推广应用。
除了政策助推之外,机器人市场的发展也助推了农业机器人的市场及应用。数据显示,农业机器人市场预计从2016年的27.5亿美元增长到2022年的128亿美元,预计2027年达266.8亿美元;由此可见,未来的农场一定将是无人农场,将会需要大量的农业机器人。
当前农业机器人有多种分类方法,按作业场景可以分为室内设施作业机器人、室外大田作业机器人;按农业生产流程的播种、种植、除草机器人;按农业管理类别的收获采摘、奶牛场管理、土壤管理等机器人;按应用场景有套袋、采摘、施肥、锄草等机器人。
研究发现,农业机器人快速发展的原因除了市场需求及技术进步之外,还有全球人口急速增长下的人口老龄化问题突显。比如,日本、中国也包括一些其他的国家老龄化非常严重,这也助推了机器人成为行业发展的热点。
此外,由于农业场景的环境特别复杂,当前农业机器人存在3大特点:1)作业对象的娇嫩和复杂性。2)作业环境的易变性和难预测性;3)使用对象和价格的特殊性等,这就使得农业机器人的发展需要场景上更落地、融合上更多元、操作上更简单、价格上更低廉。
现状:我国农业机器人处于初级阶段
日本从20世纪60年代开始就做一个小型的机械替代手工的劳作,其中包括采摘黄瓜采摘马铃薯等等,在日本是比较成熟的机器人产品;并且于2017年的时候,日本首次推出了世界上第一个智能化机器人农场。
美国同样起步比较早,在20世纪的70年代初期,他们就已经完成了相关的一些农作物的播种到收获全产业链智慧化的生产应用。
与国外相比,我国的农业机器人还处于非常初期的阶段。虽然我国在农业机器人研究领域已经取得了一定的成果,但与具备成熟技术的国家相比,因我国起步较晚、基础较弱,农业机器人领域研发应用水平整体呈落后态势,与国际先进技术还有一定的差距。
总体上看,我国农业机器人的研发受工业制造水平、研究制造成本和智能化组件与系统应用三个方面制约。
另外,目前农业机器人都是针对农业生产过程中的某一环节或某环节中的某一项工作进行设计开发的,这样做的好处是能迅速地设计出解决方案,但是只能进行特定工作的农业机器人不仅工作效率较低,而且对农业生产全过程的贡献不大,生产成本与预期利益不成正比。
与此同时,在市场需求的针对性引导以及科研机构、企业的不断努力下,我国的农业机器人技术取得了一定成果,行业整体逐步向前;但与发达国家相比,受限于生产制造成本、智能技术结合程度等因素,绝大多数农业机器人领域的研究处于实验室阶段,产业发展相对初期,其中高成本是业务落地的最大挑战,直接影响产品的下沉推广。
鉴于以上问题,我国农业机器人需要聚焦在应用场景、融合学科产业、深度支持技术等环节上突破与创新。
创新:从作物表情识别到场景应用
近年来,启醒科技依托华中农业大学作物表型识别国家重点实验室,以及中国农业大学和北京农林科学院等单位共同研制出了不同作业场景的作物表型识别平台,该平台包括室内轨道式作物表型平台、田间轨道式作物表型平台、田间移动机器人表型平台、苗期机器人表型平台等,可以实现搭载可见光、热红外、高光谱等成像单元,从顶部获取盆栽作物冠层表型数据。
另外,在表型性状提取方法研究上,团队创新了玉米植株表型提取、田间稻穗分割、水稻激光点云数据处理、番茄3D表型检测等产品及技术。
截至目前,启醒科技团队已经形成了几十种表情检测的数据库平台。并且依托表情监测平台,深度理解了农业设施和大田作业两个场景的智能化的应用需求。
基于此,团队提出了以育种机器人为切入点来发展农业机器人的相关的产品和业务,建立田间、设施环境机器人表型检测体系;兼顾园艺、林草、动物育种需求,打造国内表型检测机器人品牌;同时辐射农业生产机器人及农业大数据系统,形成未来农业发展重要支撑力量。其中,相关业务会包括作物/园艺/林草育种及生产、动物育种及生产、机器人相关智慧农业系统等重大产品及技术研发。
落地:构建智慧农业总体解决方案
启醒科技在智慧农业领域的应用,主要是依托成熟的智能感知分析技术、智能作业机器人/装备、智能管控平台软硬件产品等技术打造智慧农业综合解决方案。
第一个是智能感知分析技术。基于智慧物联网表型识别系统创新出了动物身份识别、植物表情识别等实现表型识别、CT扫描、作物长势监测、智慧物联等功能。目前,团队在玉米、水稻、番茄等几十种作物中完成了一定的积累。
第二个智能作业机器人/装备。在智能感知分析技术基础之上,团队开发了设施作业机器人以及大田作业机器人,并拓展至采摘机器人的应用,在此基础上开发出了大田/设施机器人综合管控平台。
第三个是智能管控平台软硬件产品。以智慧农业大数据为核心的系统包含可视化管理 、农业大数据、设备管理、环境监测、多系统接入、溯源管理等功能。通过人工智能及机器人技术服务中国未来农业场景,打造农业生产应用闭环系统,这是启醒科技在农业领域应用的发展愿景。
截至目前,启醒科技已经完成了设施表型、设施喷施、设施搬运、大田表型、大田喷药、大田采摘等方面的系统柔性机器人的解决方案以及实现了从标准组件、定制组件等全感知系统解决方案。
在主题分享结束后,农业行业观察创始人李剑与启醒科技CEO宋博还围绕创业复盘、行业趋势等话题进行深度探讨。宋博表示,创业需要在熟悉的赛道上深耕,同时还需要紧跟国家大政策积极创新,才能真正实现顺势而为。
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