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０引言

我國農機行業經過持續發展，已經成為了世界第一大農機制造和使用國，主要糧食生產也已經基本實現了機械化作業。雖然我國在農機使用規模上領先其他國家，但同時也有許多不足之處：首先我國農業機械化發展遲緩，農機制造水平較低；其次農機企業的科研水準、企業影響力與競爭力較國外發達國家差距仍然較大。農業的根本出路在于機械化。近幾年，我國各級政府積極推進智能農機替代人力進程，不斷推動智能農機更高更快發展。有高標準才能有高質量，智能農機的長遠發展離不開標準的嚴格要求。標準體系是一定領域內的標準按其內在聯系形成的科學有機整體，可促進專業領域標準的組成趨于科學合理［２］。標準體系是保障智能農機裝備產業安全、高效、環保的基礎，只有在科學的標準體系下規范地生產和管理，智能農機裝備產業才能形成完整、健康的產業鏈［３］。我國傳統農業機械設備將由低中端水平向中高端水平轉換，向高端智能農機發展。

１智能農機

智慧農業是農業產業數字化的具體形態，而智能農機就是智慧農業在農業生產中的立體展現。智能農機的別稱又叫做智慧農機，是在原有的傳統農機的基礎上結合新時代科技創新技術的產物，是一種新型的現代化農業機械設備，也可以是一套完整的農業生產系統。由于農業機械化進程全面推進，農業領域的“互聯網＋農機”智能農機應運而生。智能農機充分利用物聯網、大數據、云計算、人工智能、高性能集成電路、５Ｇ、３Ｓ（ＧＮＳＳ、ＧＩＳ、ＲＳ）等新一代信息技術與農機整個產業鏈條進行深度融合，使農業信息感知準確、決策智能、作業精準、管理智慧。

２智能農機發展現狀

智能農業機械裝備是傳統農機的改造再升級，是智慧農業長遠發展的基礎，是我國農業化進程快速推進的重要組成部分，是現代農業生產的得力幫手，是實現農業農村現代化最基本的物質保證和有效保障。隨著人工智能、物聯網、大數據等新興技術與農業生產加快融合，農業生產已進入網絡化、數字化、智能化發展的新時代［４］。同時國家十分重視智慧農業、農業機械設備發展，多項中央政策文件均提出要發展智慧農業及農業裝備。現如今各國在農業領域的研究范圍大致相同，重點研究的智能農業機械設備主要包括無人駕駛拖拉機、農業無人機以及農業機器人三大類。

２.１無人駕駛拖拉機

我國作為一個農業大國，務農耕田的人數甚至已經趕超個別國家的總人數，中國一直以來秉承自給自足的小農經濟，但隨著經濟快速發展和科技水平提高，已經明顯不適合國家長遠富足發展。因為隨著城鎮一體化發展，鄉村年輕勞動力迅速減少，農機駕駛人員數量銳減，所以無人駕駛拖拉機的優勢及重要性不言而喻。傳統農用拖拉機具有操作簡單、價格低廉等優點。但由于工作環境的原因，駕駛員長期暴露在野外工作環境之中，致使工作強度加大，對于駕駛員的身體和心理提出了較大挑戰。所以急需提高科研創新水平，改進核心制造技術，盡快完成傳統拖拉機向無人駕駛拖拉機的升級轉型，普惠大眾。無人駕駛拖拉機是以傳統拖拉機為雛形，在其基礎上融合了ＧＮＳＳ定位、移動傳感器和無人駕駛技術，實現了由信號處理技術為主的設計，同時通過新興信息技術對無人駕駛拖拉機實行遠距離遙控。耕作時，無人駕駛拖拉機與傳統拖拉機的整體結構大致相同。在無人駕駛拖拉機的研制技術中，控制系統可謂至關重要，對各類機械設備、電器設備的控制運行都需要靠它實現。相比于傳統拖拉機，無人駕駛拖拉機擁有厘米級的定位精度，經過簡單的培訓，即使是文化水平較低的農民也可以輕松駕駛。只需通過控制面板在地圖上畫出需要作業的板塊，對拖拉機安裝所需工具，就能自主校對工作，完成目標任務，所以在農村推廣，不但節省了大量人力物力、降低了工作強度，還可以為農民增加收入。

２.２農業無人機

近年來，隨著中國航空植保隊伍不斷發展壯大，農用無人機已被普遍采用，其作業高度較低，農藥劑量較少，機身重量輕，飛機整體尺寸較小，轉彎快、起降靈活，行駛平穩，且長距離遙控作業降低了作業過程中技術人員與農藥相接觸的危險。我國農用無人機發展起步較晚，起初主要是依靠國家資助，一些科研院所、高校進行農用無人機的研究［５］。目前，農用無人機已在我國開展了廣泛應用，據農業農村部統計，２０２０年春耕，全國投入植保無人機超過３萬臺，同比增長２５％以上［６］。據Ｆｏｒｂｅｓ網站消息描述，大疆公司在２０１３～２０１５年營業額突飛猛進，是中國最早進軍“十億美元俱樂部”的無人機生產公司。其快速發展代表了中國無人機研制技術的快速崛起，而無人機技術在農業領域中的應用也將多元化，并且規模正在快速擴大。農業無人機，能夠及時精準地收集農情信號并在高空輔助農事作業，是現代精準農業技術應用的主要技術手段，同時具備了其他傳統觀測手段以及傳統地面作業機械所無可比擬的優點。在未來的農業生產中無人機的適用對象也將不再單一，因其主要應用于鄉村，所以將朝著負載量大、航行時限遠、續航時間長、農村機械化建設水平層次高的走向蓬勃發展，無人機也將越來越智慧和精準化。

２.３農業機器人

農業機器人是一種以農產品為操作對象、兼有人類部分信息感知和四肢行動功能、可重復編程的柔性自動化或半自動化設備［７］。早在１９７０年，隨著其他國家對工業機器人的研究，日本就已經開展了對于農業機器人的研究，是最早幾個研究農業機器人的國家之一，并且陸續研制出了嫁接、扦插、移栽和采摘等多種農業機器人。自１９９０年以來農業機器人逐漸被其他發達國家所重視，直至２００１年更是被全球農業領域相關人士認為是可促進農業重大變革的前瞻性技術之一。相對于發達國家而言，由于市場經濟、核心技術的影響，中國的農業機器人無論是研究和應用都起步較晚。但隨著農業機械化進程不斷加快，我國農業機器人的研究范圍和成果取得了一定的突破。同時，隨著綜合國力加強以及中央對于鄉村振興的重視和對智能農機發展的大力扶持，我國農業機器人的研究腳步正不斷加快。農業機器人具有諸多優點：減少日益增加的人工勞動成本、代替工人在復雜的農業環境中勞作、防止農藥對人體的侵害、提高工作速度和生產效率。但農業機器人的使用人群大多數為農民，對于農業機器人的操作使用需要經過系統的培訓，才能熟練的應用。同時農業機器人的使用地點普遍為農村，農村的網絡覆蓋還不是十分全面，農業機器人的研究進展尚未成熟，可能導致農業機器人對于數據收集、自主駕駛存在一定偏差。這就需要當地政府和有關部門從系統培訓、網絡設施完善、資金補助等各個方面著手解決，才能更好促進農業機器人與當地農業更深更好融合。農業機器人的季節性和單一性問題也亟需解決，大多數農業機器人又只作用于單一作物，每年只工作１～２個月，其余時間都在閑置，如何提高機器的利用率是需要解決的問題。

３智能農機發展趨勢

３.１精準導航

為了使智能農機在農業生產環節中順利準確地完成所要求的任務，精準的導航技術可謂是重中之重。現在智能農機普遍使用ＧＮＳＳ衛星導航，極大提高了智能農機的作業效率和質量。但是農業生產的環境多樣且復雜，這就需要做到因地制宜，針對不同的農業生產環境采取相應的導航技術，從而保質保量地完成任務。當智能農機承擔大田作業時，處于寬廣開闊地帶，這時導航信號好，信息傳輸快，智能農機就可以通過ＧＮＳＳ導航勝任其工作。但當進行果園采摘或者在較小空間農業作業時，由于作物長勢錯綜復雜，易遮擋導航信號，影響信息傳輸，這時可以使用視覺導航或者其他導航技術完成此項工作。

３.２簡便操作

現如今的鄉村，年輕勞動力大量流失，農業機器的主要受眾群體是年齡較大的農民，所以要求智能農機需要具有操作安全快捷，使用起來簡單方便的特點，這樣才能在農村廣泛普及。同時操作面板應簡潔明了，在經過專業培訓之后，農民就可以輕松駕馭。智能農機的發展趨勢就是擁有更加人性化的操作方式，甚至在不遠的將來可以通過語音與智能農機進行交流，對其下達操作命令。

３.３精確識別

農業機器人在進行水果蔬菜的采摘任務時，由于作物和植物的根系、莖葉長勢錯綜復雜，導致果實被或多或少的遮擋。而且由于陽光照射易產生陰影，這就給采摘作業造成了較大影響，以至于采摘效率降低，同時可能會對果實產生傷害，增加生產成本。因此，提高識別技術，使其更加智能準確識別作物和果實，從而適應復雜的農業環境十分重要。在間苗、噴藥、除草等生產環節也涉及精確識別，需要對圖像獲取、圖像識別、人工智能等技術進行深入的研究，實現精確識別。

３.４云端平臺

隨著現階段大數據、云計算、物聯網等新興信息的飛速發展，云端平臺囊括了越來越多的行業信息。時至今日，已經發展到一定水平，可以將農作物生長、土地、天氣、農機信息等數據整合到一起，建立一個云端平臺，實現遠程智能農機的工作，信息采集和傳輸，從而更加智能的決策，實現大數據的共享與應用。

３.５環保能源

柴油作為農用拖拉機普遍使用的燃料，在其工作過程中會產生有毒有害氣體，同時還會污染大氣環境。我國已經研制出以氫為燃料加上鋰電池為動力的拖拉機，順應了國家環保的理念。此種拖拉機加一次燃料僅用幾分鐘，但是工作續航高達６ｈ，與傳統以柴油為燃料的拖拉機相比，更能夠節約燃料、更加環保干凈，性價比更高。

４結語

農業生產已經進入了數字化、智能化發展新時代，積極探索智慧農業新模式，助力鄉村發展，推進現代農業高質量發展是大勢所趨。我國對于農業產業越發重視，如何能助力其快速發展是每一個人值得認真思考的問題。雖然現階段的智慧農機還存在諸多問題，但機會和挑戰是并存的，人們可以通過解決相關的問題來促進農業機械化進一步發展。隨著經濟實用、高效環保的智能農機的發展，必將促進農業現代化發展，為鄉村振興助力。

５參考文獻

［１］胡小鹿，夏曉東，鄭筱光.我國智能農機發展和展望［Ｊ］.中國農村科技，２０２２（８）：１６－１９.

［２］胡小鹿，梁學修，張俊寧，等.中國智能農機裝備標準體系框架構建與研制建議［Ｊ］.智慧農業（中英文），２０２０，２（４）：１１６－１２３.

［３］ＹＵＲＹＫ，ＬＪＵＢＩＳＡＰ，ＲＵＳＬＡＮＢ.Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｔｈｅｓｔａｎｄａｒｄｉｚａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｉｎａｎｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ［Ｊ］.ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＪｏｕｒ－ｎａｌｏｆＲｅｌｉａｂｉｌｉｔｙＱｕａｌｉｔｙａｎｄＳａｆｅｔｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１７，２４（６）：１７４－１７７.

［４］歐陽安，崔濤，林立.智能農機裝備產業現狀及發展建議［Ｊ］.科技導報，２０２２，４０（１１）：５５－６６.

［５］劉劍君，賈世通，杜新武，等.無人機低空施藥技術發展現狀與趨勢［Ｊ］.農業工程，２０１４（５）：１０－１４.

［６］劉強.國務院聯防聯控機制發布會聚焦春季農業生產和農產品保供———季季緊抓，環環緊扣，實現農產品穩產保供［Ｎ］.農民日報，２０２０－０４－２０（２）.

［７］畢昆，趙馨，侯瑞鋒，等.機器人技術在農業中的應用方向和發展趨勢［Ｊ］.中國農學通報，２０１１，２７（４）：４.

作者:張嘉欣 莊衛東 單位:黑龍江八一農墾大學工程學院