编者按：为了最大程度地提高农业生产效率，需要在农业领域加快引入农业机器人技术。这是保加利亚学者Eng.MarinMidilev等撰写的一篇论文，介绍了机器人技术在农业领域的应用情况，描述了机器人在农业领域的应用场景和应用实践，并且与当地产业经验相结合，分析农业机器人未来前景及挑战。

简介

根据最新的《全球报告》，现在是国际社会准备应对新挑战的时候了。这些挑战与人口增加、自然资源有限、气候变化降低农业生产率、粮食浪费的低效、贫困和饥饿有关。所有这些问题都与在农业领域使用传统的种植、除草、收割和运送方式进行粮食生产的局限性有密切的关系。生活在高科技和人工智能的时代，用跨行业的方法来解决水果和蔬菜生产的难题是共同的责任。

问题的解决办法

本节将描述的农业的发展趋势，主要与技术手段有关，让其能够替代单调的非技术劳动力，确保质量管理和保证生产的来源，减少停滞时间，消除了中间商，缩短给最终客户的交货时间，并确保每1千卡路里的水果或蔬菜的生产和交付成本最优化。

随着工业4.0世界的快速发展，机器人在农业方面的创造和使用几乎贯穿了整个生产、收获和交付给客户（消费者）的生命周期，这一趋势也在不断增长。现代无人驾驶运输工具允许长距离运送水果和蔬菜，并按照地中海饮食习惯——在收获后72小时内食用。

有各种各样的农业机器人，有的用于耕地、为种植准备土壤、进行施肥、灌溉，还有的可以控制害虫、除草、收割和运送（通过无人机）。机器人是为特定类型的水果和蔬菜开发的，并根据它们的品种或种类而定。现有的农业机器人正在种植水果和蔬菜的土地上被租用、出售或增加人类劳动力。随着机器人在农业中的应用，很典型的情况就是，产量增加了很多倍，成本也降低了很多倍。

图为用于农业的机器人

农业4.0是工业4.0的一个组成部分，主题是生产过程的自动化。移动机器人还被当成运输设备、重物、人力的工具，并能够在水下、水上、地面、地下和空中工作，有时还能结合上述一些条件进行工作。它们可以手动操作，也可以根据给定的路线自行操作。无人机是一种空中机器人，在全球范围和保加利亚被用于精确农业，主要用于优化大田作物的生产。电动自动拖拉机和联合收割机也正在开发和整合。精准农业概念是基于观察和测量以及种植领域决策的概念（一般通过卫星成像或无人机来评估作物的健康，有些作物的特殊部分需要机器人专门处理），总的来说，旨在增加货币收益，同时降低成本。

这一概念也需要应用于农业生产的其他领域。无人机和机器人在世界上多个国家中被用于物流和配送，例如伦敦的披萨配送、德国偏远地区的药品配送、悉尼、澳大利亚学生图书馆的书籍配送等等。在意大利，无人机用于急救，机器人也用于牲畜管理，主要用在生物燃料和自然肥料的生产方面，但也会用在动物本身的饲养过程上。

通过无土栽培——水培法，特别是气培法，整个程序结合用于生产水果和蔬菜，这些水果和蔬菜被设计为垂直种植，在室内工作需要的水量会比平时少90％，并且一年天、一周7天、一天24个小时都可以进行收割。其中一项成功的实验是在位于南极洲的德国艾登国际空间站的温室中进行的，在那里水果和蔬菜生长不需要阳光或土壤，作为在恶劣条件下的一次试验，其目的是人类有一天可以在火星和月球上种植食物。当然，空间站也可以进行改造，以便其在地球上的沙漠地区发挥作用。美国宇航局也会在国际空间站上种植粮食。

到20世纪90年代末，农业机器人被试验性地开发出来，用于在开放空间收获水果和蔬菜。如今，日本、澳大利亚、以色列、韩国、美国、法国、德国、西班牙等国家都有很多这样的机器人。收草莓是机器人的主要目标，因为它的收获周期很长，例如，在加利福尼亚州，草莓的收获周期可以达到每年天。也有很多机器人收割机用于收获其他植物，但它们的收获期要短得多。

图为送货无人机

图为用于农业生产的现代技术

由于气候条件，味道最好的水果和蔬菜生长在巴尔干半岛的保加利亚，更确切地说，是在色雷斯平原上。EVTOL无人机快速、及时的运输，可以将生鲜产品的运输距离增加到公里左右，同时降低运输的能源需求。到目前为止，在以千卡计算的情况下，与生产所需的能量和消费者通过食用食物获得的能量相比，输送一定数量农产品所涉及的能量要多几个数量级。

尽管产量很高，但从种植、收获和运输的整个过程来看，收割机器人本身并不高效。通过将机器人技术集成到作物生产过程或生命周期的每一个阶段，可以实现最优产量。这可以通过创建生态友好的开放种植综合设施来实现，包括收获和运送新鲜可食用的水果和蔬菜。

结果和讨论

作为基础，你可以采取小型综合生产综合体进行草莓生产。生产能力（对这样一个综合体能力的悲观预测）：工厂每平方米—平方米，一个水果的重量是10克，每株果实数25个，每个草莓品种的收获期为24天，收获次数8次，每次收获需要3天左右，第三次到第六次收获，每棵草莓采摘4颗，产量为1英亩公斤。机械手每次每次对单个水果进行操作所需的时间是6秒，通常来说所需的时间是3-5秒，其中最短时间也可以短于1秒。

计算单个操作周期时间的方式是以下各项的总和：评估水果成熟度所需的时间、抓住花梗并将其切割、将水果移动到附加质量检查所需的位置、执行附加质量检查、将水果放置在适当的容器中进行储存、将操作系统移向下一个水果的时间。

一个重要的说明是：生产联合收割机（移动机器人）由一个单一的平台组成，通过改变机器人操作或操作的模块，这个机器人可以集种植、耕作、收获功能于一身，能够照看好植物生长的每一个阶段。第二个平台也是一个移动机器人，用于运送空包装，并将采摘和包装好的农产品从种植区域转移到第三个平台，第三个平台上附加了聚合模块、管理系统、空包装和现成包装农产品的临时存储区域。

这项技术类似于装配线，但有以下变化——“断裂的装配线”（生产线，即植物所在的机床是固定的）。机械手通过起搏从生产联合收割机上移开——类似于双作用气缸或履带的运动原理（仿生学）。

为了将这个综合体付诸实践，可以成立一个国际联盟（一个协会或一个股份公司），创建一个农业机器人技术和自然能源资源园区。

季米特洛夫格勒市拥有全国最肥沃的土壤和色雷斯平原。土壤主要是“黑土”品种，共有.6平方公里，占农业用地的73.39%。这样的土地资源，为植物种植和动物饲养创造了有利条件。内河流域提供了一个相对良好的发展潜力，同时这个区域也缺乏对生态平衡造成风险的活动，这些都是市政当局的战略资源。它们也是自然资本的一部分，具有发展潜力。传统的植物种植已大大减少，目前约有0英亩。其原因在于劳动力缺乏、劳动力单一、缺乏市场等。