本文來自：35斗，標題圖來自東方IC，原標題《機器人“入侵”農業，23家企業吸金超2億美元，除草、噴藥、采摘無所不能》

隨著科學技術的創新和精準農業的發展，自動化控制技術在現代農業中扮演了越來越重要的角色。農業自動化能夠大大提高勞動生產率，減輕勞動者的負擔。

為了降低生產成本、提高產品質量，機械化、自動化、精確化成為農業生產的必然發展趨勢。

農業機器人是農業自動化的重要應用之一，它改變了傳統的勞動方式，極大地提高了效率，促進了現代農業的發展。而且它可以在任何天氣條件下工作，也能有效減少農藥使用對土壤、水源等自然資源的破壞以及對人類的有害影響。

市場背景：機器人重塑農業和食品業，解決勞動力短缺問題

在全球范圍內，由于缺乏熟練的勞動力、勞動人口老齡化等原因，勞動力短缺成為一個比較突出的問題。僅在美國，每年因勞動力短缺造成的農作物減產，就使經濟損失高達31億美元。

此外，2009年到2050年，世界人口的增長預計將超過三分之一，即增長23億人口，全球食品需求也會日益增加，發展中國家城市人口的增加和生活質量的提高是促進作物生產需求的主要因素，特別是新鮮農作物和動物蛋白方面。

另一方面，美國40%的農業支出花在勞動力成本上，比如雇員的工資。而淡水和可耕地等自然資源有限，加上幾種主要農作物的產量有下降趨勢，這促使種植戶引進創新的農業設備，以提高盈利能力。總的來說，人們對于降低農業成本、提高產量和收益率、節約自然資源的需求越來越大。

隨著智能技術的進步，機器人在農業生產中得到了廣泛應用，同時也促進了農業自動化的發展。農業機器人是一種可由不同程序軟件控制，以適應各種作業，能感覺作物種類或環境變化的新一代無人自動操作機械。

不同類型的機器人被用于不同的細分領域，包括農作物種植、牲畜管理、水產養殖、林業和果園等。由于室內農場的大量出現，采摘機器人成為發展最快的一類機器人。目前，它們只被用于采摘高價值的水果和蔬菜，但隨著市場的成熟，其他農作物也會被納入應用范圍。

盡管室內農業的發展勢頭良好，但全球通過室內農業生產的農產品總量遠不及室外農業。因此，室外農業對于機器人的需求也很大，其中主要包括除草機器人和機器人，它們可以幫助種植者減少農作物的損失和燃料消耗。

2018年農業機器人和機電一體化市場價值約為235億人民幣，專家預計在2019年到2024年，其復合年均增長率將達到24.2%。其中，主要的市場趨勢包括：

在室內農業領域，大型農場正利用機器人來代替人工操作，以實現農業的自動化，這一改變導致2017年全球勞動力比2016年減少了22%。大型室內工業農場正在利用水培技術，其中包括高科技的管道和過濾系統，來有效減少土壤徑流的浪費以及殺蟲劑的使用。室內農業和機器人的結合有望提高生產效率和農作物產量，從而推動農業機器人和機電一體化市場的發展。

2018年，在農業機器人和機電一體化領域，北美市場所占份額最大，約為42%，其次是歐洲和亞太地區。其中，美國是最大的自動拖拉機市場之一。

推動北美市場發展的主要因素是大規模的農業生產、勞動力的減少以及從業者想要提高農業生產率。雖然人口增長和耕地減少使亞太市場發展很快，但由于其中一些國家擁有大量的廉價勞動力，機器人技術的普及率仍然很低。

盤點：六類農業機器人打造多元應用場景

1. 無人機/航空成像

Aerobotics公司利用無人機和航空成像技術來監測作物，可準確統計相關數據，包括樹木健康狀況、樹木數量、樹木尺寸和樹冠面積等，并提醒種植者潛在的風險。2018年8月，Aerobotics完成了200萬美元的A輪融資，由南非最大銀行旗下的風投機構領投。

American Robotics由卡內基梅隆大學和斯坦福大學的機器人專家共同創立，是一家自主研發無人機的公司。通過在自主機器人、機器視覺、邊緣計算和人工智能方面的創新，該公司創造了新一代全自動無人機。American Robotics的旗艦產品Scout是第一款用于精準農業的無人機產品。

Cainthus是一家專注于機器視覺的公司，他們將視覺信息轉化為可操作的數據。雖然其技術具有廣泛的應用潛力，但Cainthus目前的重點關注領域是農業，他們希望通過提供數據驅動的解決方案，提高糧食生產率和土地利用率，同時實現環境保護和可持續發展。

FluroSat利用衛星和無人機，獲取作物的多光譜/高光譜圖像，從而監測作物的健康狀況，幫助種植者進行分析并做出決策，比如何時何地施用多少肥料和水。數據顯示，FluroSat的解決方案幫助農民大大節省了投入成本，提高了5%~25%的產量。

Hummingbird Technologies是一家人工智能企業。它利用最新的機器學習和計算機視覺技術，分析無人機、衛星和飛機捕捉的圖像，并在24小時內向用戶提供數據，如疾病檢測、雜草分類和產量預測。

PrecisionHawk是一家利用無人機提供空中路徑計算及數據評估解決方案的初創企業。其由無人機、飛行實時監控、人工智能系統組成的Lancaster平臺搭載了嵌入式的Linux操作系統，配置了WiFi、以太網、藍牙、USB等接口，以及可選的視覺、多光譜、熱紅外、激光雷達等種類豐富的傳感器和攝像機，可以進行各種土地勘測任務，而且還能實時收集并存儲數據，并在事后進行分析，為農業、保險、環境保護等領域的客戶提供服務。

2. 除草/噴藥

研究人員利用雜草圖像數據庫來訓練機器人，用于檢測和清除雜草，或者直接在雜草而不是植物上施用殺蟲劑。隨著越來越多的雜草對殺蟲劑產生抗藥性，利用噴藥和除草機器人將為種植者節約大量成本，并促進環境保護。

除草/噴藥機器人公司一覽：

Blue River Technology是將機器視覺和機器學習技術應用于農業的先驅，其開發的植物/雜草定位機器人，可根據情況對每顆識別的植物進行管理，即依情況決定是否噴藥，這一解決方案可幫助種植者減少化學品的使用量，并提高經濟效益。2017年，Blue River Technology以3.05億美元被全球最大的農業機械制造商約翰迪爾公司收購。

EcoRobotix的主打產品為除草機器人，它可實現自動工作，在機器人前端的攝像頭發現雜草后，可準確對雜草進行定位并噴灑除草劑。這種機器人搭載太陽能面板，可提供12小時太陽能動力而無需充電。同時，該機器人只有130公斤重，遠遠輕于傳統的農業機械設備，能最大限度地減少機械對土壤的破壞。

FarmWise開發的智能除草機器人，可利用計算機視覺技術識別雜草，并在不使用除草劑的情況下清除雜草，幫助種植者節省大量的時間和成本，并為消費者提供更健康的產品。

Ibex Automation研發的自主農業機器人控制系統，可精確檢測雜草并對其使用除草劑。

3. 自動轉向和導航

利用定位系統和智能手機，種植者可以讓拖拉機和其他農業設備在農田里自動運行，并實時追蹤其準確位置和進度。這些設備大多數精度高，而且可以自動適應各種地形。

AgJunction是全球領先的精準農業硬件和軟件解決方案供應商，持有多項機械控制專利，擁有包括Outback Guidance和Satloc在內的領先品牌，并為全球30家大型精準農業制造商提供關鍵部件。目前，AgJunction在全球范圍內擁有超過4萬名客戶，主要集中在加拿大、美國、亞太以及南美地區。2012年1月，AgJunction被Hemisphere收購。

Augmenta是一家農業物聯網和自動化初創企業，2016年獲得60萬美元的種子輪融資。其主要產品是一款安裝在拖拉機上的農作物掃描儀，它的工作原理是，通過裝載在車輛頂部的設備，將使用高光譜計算機視覺捕獲的4K視頻數據，通過作物校準軟件進行轉換，從而控制肥料撒布機或噴霧器工作。

Trimble是美國一家從事測繪技術開發和應用的高科技公司，主要生產GPS相關產品，擁有超過512項的已注冊GPS專利。旗下產品在眾多領域都有應用，包括測繪、汽車導航、工程建筑、機械控制、資產跟蹤、農業生產、無線通訊平臺、通信基礎設施等。在農業方面，Trimble研發了一款帶有自動導航和駕駛系統的高精度車輛，可用于噴灑農藥、精確灌溉、排水，幫助農戶增加收成和監測產量。

4. 水果采摘

目前，利用機器人進行采摘的農作物包括草莓、黃瓜和蘋果等。僅在2016年，美國就有超過700萬噸的蘋果是人工采摘的，工資上漲、勞動力短缺使得種植者面臨巨大挑戰。而結合圖像處理和機械臂的機器人可以幫助他們進行水果的質量控制和分類。

水果采摘機器人公司一覽：

Abundant Robotics是美國一家領先的農業機器人公司。在硬件方面，該公司已經解決了控制或處理易碎水果的問題，機器人利用真空而不是機械臂等工具來采摘蘋果。2017年5月，Abundant Robotics 完成由GV領投的1000萬美元A輪融資，其產品也計劃于近期推向市場。

Agrobot利用人工智能技術和紅外線傳感系統，推出了具有高度自動化的草莓采摘機器人。該機器人擁有三維空間識別性，通過視覺系統，可以辨別尚未成熟的果實，通過24個機械臂同時工作，挑選成熟草莓并進行精準采摘。更重要的是，它并非只適用于單一種植場景，無論是露地生產還是溫室種植，均可進行采摘。

Dogtooth是一家總部位于劍橋的科技初創企業，主要研發用于采摘水果的智能機器人。

FFrobotics推出的多水果采摘解決方案結合了機器人控制、快速準確的圖像處理以及先進的算法技術，可區分和采摘農產品。其采摘器是完全自動化的，易于使用和維護，可精確采摘比人工多10倍的水果。而且它可以在任何天氣條件下輪班工作，替代人工采摘，從而大大降低成本。

5. 溫室采摘

利用機器視覺工具和機器人技術，農業機器人可用于采摘西紅柿和草莓等高價值作物。采摘機器人能夠在溫室中準確識別成熟和未成熟的作物并采摘它們。

溫室采摘機器人一覽：

Four Growers利用機器視覺工具和機器人技術，開發用于溫室的自動采摘和分析系統。其團隊為機器人開發了獨特的視覺系統和人工智能算法，目前正在研發番茄采摘機器人，并將在溫室進行測試。

MetoMotion正在開發一種多功能機器人系統GRoW，用于溫室里的番茄自動采摘。該產品可減少50%的勞動力成本，并在三年內實現投資回報。

Root AI是美國一家智能農業機器人研發商，旗下產品Virgo 1號可以實現實時檢測果實成熟度、輕柔觸碰摘取、三維導航智能移動。利用人工智能技術，Virgo 1號能識別西紅柿的成熟度，確定哪些果實可以采摘。采摘過程中，這款機器人可自動行駛，前端安裝有傳感器和照相機。

6. 溫室材料處理

溫室材料處理機器人可以幫助種植者執行一些任務，如處理作物間距。它們通過優化布局、降低非人工生產成本來提高產品質量，減少水、殺蟲劑、除草劑和化肥的使用量。

溫室材料處理機器人一覽：

Harvest Automation專注于農業機器人研發與制造，它由iRobot前員工于2009年創建，其HV-100移動機器人可以在非結構化的戶外環境中執行各種任務，比如處理間距、集成和收集。

Hove International成立于1990年，主要為溫室運輸、灌溉、照明、機器人系統等提供解決方案。

Logiqs是全球領先的物流系統開發商，擁有最先進的自動化垂直農場解決方案——GreenCUBE自動化農場。

趨勢：技術升級成重點，中國迎來良好發展期

農業機器人市場的發展趨勢表明，相關企業目前還是專注于通過合作或引入新技術，進行產品的研發和升級，以提高公眾對現有產品和技術的認識，同時填補供應缺口，實現生產的可持續性。

此外，為了促進農業機器人的發展，各國政府、私營企業、研究機構正在作出大量努力，以尋求增加全球糧食生產的解決方案。

技術方面，預計在未來10年，無人機的應用范圍最廣。中國是無人機的主要生產國之一，但北美和歐洲仍處于市場領先地位。

與發達國家相比，中國農業機器人起步較晚，但隨著國家經濟和科技的快速發展，以及農業自動化和城鎮化進程的不斷加快，國家加大了對農業機械化發展的扶持力度，比如政府方面發布了《農機裝備發展行動方案（2016~2025）》等系列文件，要求利用農業機器人等農業機械的有效供給能力，提升現代農業生產水平，促進我國從農機制造大國向農機制造強國轉變。

雖然中國農業機器人已經迎來了良好發展期，但還面臨著技術上的難題。因為中國地形復雜，大面積成片的土地較少，這對機器人的適應性提出了更高的要求，相應地，在成本和技術落地上就更為困難。

所以，中國的農業機器人研發主要從兩個方面進行突破：

一方面是研發類似于機械手的農業機器人，這種機器人不需要移動，受地形限制較小，但需要考慮作業對象的力學特征、生理特征等因素；另一方面是研發更加智能的農業機器人，這種機器人能夠自動行走和工作，具備獨立路徑規劃、智能避障、精準探測定位等功能。

盡管農業機器人和機電一體化正在快速發展，但其廣泛應用于農業仍需解決很多的問題。我們仍處于農業機器人發展的起步期，大部分產品也只處于早期研發和試驗階段。但隨著技術的不斷進步，以及高清攝像機和障礙物檢測傳感器的應用，農業機器人的性能有望得到提升。

參考資料：

1.https://www.postscapes.com/agriculture-robots/

2.https://www.businesswire.com/news/home/20190508005580/en/Global-Agricultural-Robots-Mechatronics-Market-2019-2024-Growth

3.http://www.elecfans.com/jiqiren/792308.html

本文來自：35斗，標題圖來自東方IC，原標題《機器人“入侵”農業，23家企業吸金超2億美元，除草、噴藥、采摘無所不能》