日本設(shè)施農(nóng)業(yè)采收農(nóng)業(yè)機器人的研究已有四十余年，結(jié)合日本農(nóng)業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)狀和當(dāng)前先進科研技術(shù)，提出下一代設(shè)施農(nóng)業(yè)機器人的發(fā)展趨勢，其相關(guān)成果及應(yīng)用可為中國設(shè)施農(nóng)業(yè)采收機器人的發(fā)展起到一定的啟發(fā)作用。

Agri-robot 第一階段始于20世紀80年代，當(dāng)時主要是引入成熟的工業(yè)機器人加以改造后完成設(shè)施農(nóng)業(yè)的自動化作業(yè)，此階段的代表為嫁接機器人，經(jīng)過前期研發(fā)，后期企業(yè)大量參與并開發(fā)出產(chǎn)品。

設(shè)施農(nóng)業(yè)機器人第二階段Agri-robot II約從1992年開始，經(jīng)過前期的研發(fā)引入工業(yè)機器人進行采收作業(yè)，然而工業(yè)機器人不能考慮到設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程的特殊性，所以需要根據(jù)特定作業(yè)條件并結(jié)合農(nóng)藝要求進行研發(fā)。這個階段大量采收機器人研制成功并投入實驗當(dāng)中，替代設(shè)施農(nóng)業(yè)作業(yè)中費時費力的人工采收工作。

第三階段涌現(xiàn)出以Shibuya精工和近江度量衡等企業(yè)開發(fā)的柑橘分揀分級系統(tǒng)為代表的果蔬分級系統(tǒng)，可根據(jù)果蔬的外觀和糖度等品質(zhì)信息將果蔬逐個分級篩選。

第四階段Agri-robot IV始于2013年前后，隨著高精度衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、人工智能，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和信息與通信技術(shù)的發(fā)展，智慧農(nóng)業(yè)開始逐步推廣應(yīng)用。實時動態(tài)載波相位差分技術(shù)(Real-Time Kinematic，RTK)結(jié)合GNSS使定位精度可以達到2 cm，保證了農(nóng)業(yè)機器人在有充足衛(wèi)星信號的情況下，可以完成高精度的田間作業(yè)。以久保田株式會社、洋馬控股株式會社、井關(guān)農(nóng)機株式會社為首的農(nóng)機企業(yè)面向大田農(nóng)業(yè)機器人相繼開發(fā)銷售無人或少人系統(tǒng)的農(nóng)業(yè)智能裝備。

目前為止，日本農(nóng)業(yè)機器人的第一、三、四階段均有自動化智能化設(shè)備投入農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，但第二階段的采收機器人一直沒有得到推廣。隨著大田農(nóng)業(yè)機器人的成功商業(yè)化應(yīng)用，越來越多的日本科研人員與企業(yè)將設(shè)施農(nóng)業(yè)采收農(nóng)業(yè)機器人列為研發(fā)與商業(yè)化重點領(lǐng)域。

近十年來，隨著硬件成本降低及新技術(shù)的出現(xiàn)，以及各類創(chuàng)業(yè)扶持項目的開展，日本設(shè)施采收機器人迎來了新的發(fā)展高峰。目前，日本采收機器人的研發(fā)理念為：以農(nóng)機農(nóng)藝結(jié)合為基礎(chǔ)簡化作業(yè)環(huán)境，使用廣泛商業(yè)化的視覺系統(tǒng)降低成本;以深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為代表的人工智能技術(shù)為加速劑，與企業(yè)聯(lián)合研發(fā)直面消費者市場。

日本采收機器人的研發(fā)在20世紀90年代迎來了第一波高峰，其強調(diào)通過農(nóng)機農(nóng)藝的結(jié)合使采收機器人工作環(huán)境更為簡單，減少不必要的干擾。近年研發(fā)側(cè)重于研究機構(gòu)與企業(yè)的合作，然而眾多采收機器人卻沒有成功商業(yè)化。盡管有農(nóng)協(xié)合資、政府補助、銀行低息貸款等輔助措施，農(nóng)民購買使用采收機器人的意愿仍比較低。

隨著大田無人農(nóng)場的應(yīng)用，設(shè)施農(nóng)業(yè)無人農(nóng)場成為重要的研發(fā)方向。縱觀日本設(shè)施農(nóng)業(yè)采收機器人的發(fā)展，對中國向相關(guān)科研與產(chǎn)業(yè)發(fā)展啟發(fā)可以總結(jié)為：提升政府支持力度，建設(shè)標(biāo)準化溫室和采收機器人作業(yè)示范溫室;針對科學(xué)問題的關(guān)鍵技術(shù)展開科研攻關(guān);強化人才培養(yǎng);創(chuàng)新銷售模式，鼓勵合作社發(fā)展。