近十年来，随着硬件成本降低及新技术的出现，以及各类创业扶持项目的开展，日本设施采收机器人迎来了新的发展高峰。目前，日本采收机器人的研发理念为：以农机农艺结合为基础简化作业环境，使用广泛商业化的视觉系统降低成本；以深度神经网络为代表的人工智能技术为加速剂，与企业联合研发直面消费者市场。采收机器人目前的发展呈现出以下趋势。

（1）新作业模式。针对瓶颈问题，小型化轻便化的采收机器人是其中的一个重要趋势，也是近年来日本初创公司开发的采收机器人的特点之一。近几年，国际上涌现出一批具有性能优异和商业化潜质的小型化轻量化采收机器人。以草莓采收机器人为例，中国农业大学Yu等开发的草莓采收机器人针对垄作草莓，其使用的深度学习网络识别草莓成功率可达到94%。比利时鲁汶大学与初创公司合作开发了一款轻量小型化的草莓采摘机器人，其定位系统采取了精度为10 cm的超宽带频（Ultra-Wide Band，UWB）模块使其可以自主在温室内移动。挪威生命科学大学Xiong等开发的针对高架草莓的采收机器人重量为120 kg并实现了超过60%的采收成功率。为提高作业效率，双机械臂同时执行采摘工作也是采收机器人的发展趋势之一。此外，随着无人机技术的发展，无人机技术有在温室内采收果蔬的潜质。相较于传统地基采收机器人平台，无人机具有移动速度更快、便于垂直作业等优点，以色列Tevel Aerobotics Technologies公司将机械臂移植于四旋翼无人机上，实现了基于无人机平台的果蔬采收，但是无人机平台也对末端执行机构的重量有着严格的要求，且风场对果蔬的影响限制了无人机平台的应用范围。

（2）新技术的应用。近年来人工智能算法得到了大力发展，因其快速高效且性能有超越传统果蔬识别系统的能力，在采收机器人方面产生了较大影响。点云图与深度学习的融合算法可以将果蔬识别的时间缩短至毫秒水平，并以此制定采收决策。点云图和同时定位与地图构建（Simultaneous Localization and Mapping，SLAM）融合技术可以将果蔬的空间分布通过多角度点云图重建，并在复杂作物重叠的情况下判断合适的采收顺序和采摘点位。随着芯片算力的提升，具有大数据量的点云数据技术不再受限于芯片算力的限制，可以有助于计算机理解采收作物的空间关系。在机身材料方面，碳纤维复合材料可以在保证强度的同时减轻机体的重量从而实现小型轻便化。末端执行器方面，仿生及软体机器人技术可以大大提升采收机器人的性能表现。随着物联网技术和通讯技术的发展应用，使用手机控制和监测采收机器人的工作状况，可以使采收机器人的使用更为便捷。

（3）多功能化。多功能化也是采收机器人发展的重要趋势，包括一机多用和一机多功能。一机多用即单个采收机器人可以针对多种果蔬进行采收，实现全年全时段工作。一机多功能是指单个采收机器人可以完成采收、分级、包装等多个功能。对于夜间工作的采收机器人，果蔬的识别需要额外的光源，例如紫外光可以用于果蔬识别和品质检测，在原有采收系统的基础上，只需添加紫外线光源，便可构建基于荧光物质的果蔬品质检测系统，实现采收的过程中对果蔬品质进行分级或进行成熟度的判断。

新技术的涌现及商业化模块的应用将会让采收机器人变得更高效、廉价、轻巧。随着科学问题被逐渐攻破，采收机器人的商业化未来可期。

日本采收机器人的研发在20世纪90年代迎来了第一波高峰，其强调通过农机农艺的结合使采收机器人工作环境更为简单，减少不必要的干扰。近年研发侧重于研究机构与企业的合作，然而众多采收机器人成果却没有成功的商业化。尽管有农协合资、政府补助、银行低息贷款等辅助措施，农民购买使用采收机器人的意愿仍比较低。随着大田无人农场的应用，设施农业无人农场成为重要的研发方向。纵观日本设施农业采收机器人的发展，对中国相关科研与产业发展的启发如下。

（1）提升政府支持力度，建设标准化温室和采收机器人作业示范温室。建立健全采收机器人等设施农业智能装备的资金补助，将采收机器人纳入农机购置补贴。鼓励银行推出针对设施农业智能装备的低息贷款。日本相对标准化的设施农业面积为50 m×10 m，通过在垄间设置轨道的方式，使不同智能装备可以在轨道上行走工作。标准化温室的建立，可以使研发的采收机器人在不同温室间也可工作，同时标准化温室有助于降低成本。在标准化温室的基础上，建立采收机器人示范项目，通过将研发中的机器人引入到实际温室的作业条件下，改进采收机器人的性能，促进采收机器人的发展。

（2）针对科学问题的关键技术展开科研攻关。根据中国设施农业发展现状，针对设施农业采收机器人制订发展规划，确定主攻方向和主要科研攻关重点，坚持农机农艺结合，鼓励企业与科研机构联合申报科技攻关并推进产业化发展。推动温室内定位导航系统的发展，将“室内GPS”作为标准化温室的基础设施之一。科研人员可以将先进的理念和技术与企业的产品化技术结合，推出符合农民需求的设施农业采收装备。在经费支持、科技成果转化和知识产权保护等方面给予科研人员相应的扶持。

（3）强化人才培养。优化人才培养的机制，推进设施农业智能装备研发等相关人才的培养与储备，推动多学科交叉的复合型人才发展，建设“设施农业工程”学科群及相关综合实验室。搭建国际交流平台，推动不同国家智能采收装备科研工作者的交流。举办采收机器人比赛，通过模拟场景和实际温室作业，促进学生对农业机器人的兴趣。

（4）创新销售模式，鼓励合作社发展。鼓励企业以租代购，可以根据果蔬收货量来决定采收机器人收取的费用，降低采收机器人的一次性投入费用。推动合作社发展，鼓励合作社使用设施农业采收机器人提高作业效率，节省人力成本。

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