增长近4倍，2030年达360亿台，全球农业机器人需求进入窗口期
眼下正值春耕备耕季节，各式各样的“智慧农业”手段出现在田间地头，播种翻土、浇水施肥等场景中都已经有农业机器人的身影。
对于农业而言，机器人的加入将意味着一个巨大的改变。
在农业领域，研制耕整地、育种育苗、播种、灌溉、植保、采摘收获、分选、巡检、挤奶等作业机器人，以及畜禽水产养殖的喂料、清污、消毒、疫病防治、环境控制、畜产品采集等机器人产品正快速普及。
农业农村部农业机械化管理司透露，预计今春，机械化“部队”会成为春季农业生产的主力军，全国农业机械系统在保障农机数量和质量的基础上，不断呈现新升级、新趋势，筑牢粮食丰收之基。
这意味着农业机器人市场即将迎来更广阔机遇，根据IFR数据，2021年全球服务机器人销售额增长37%，其中物流、酒店、医疗、专业清洁和农业机器人销量分别位列前五。有机构预测，2014年我国农用机器人市场规模为0.91亿元，2020年我国农用机器人市场规模至6.05亿元，2022年农用机器人市场规模达到11.46亿元，预计2025年全球农业机器人市场总量约为93万台，到2030年增长近4倍，达到360万台。
农业机器人迎来政策春天
在几年前，有投资人称农业机器人是30年后才会去关注的项目，今年以来，资本对于农业机器人的关注度却陡然提升。
这得益于今年以来政策的快速助推。尤其是在3月10日，十四届全国人大一次会议批准国务院机构改革方案，推动健全新型举国体制、优化科技创新全链条管理、促进科技成果转化、促进科技和经济社会发展相结合。其中，对于加快实现高水平农业科技自立自强就提出了具体要求。
科技部副部长吴朝晖就指出，未来要紧盯世界农业科技前沿和现代农业的重点领域，加强传统农学与现代生物技术、信息、材料等学科的交叉融合，突破一批关键核心技术卡点，形成若干世界一流前列农业科技创新高峰。同时加快农业科技成果转化应用，更好地释放科研人员创新活力，在推进乡村全面振兴、实现农业农村现代化的伟大征程上作出新贡献。
其实早在2019年以来，国家就发布了《数字乡村发展战略纲要》《数字乡村发展行动计划（2022—2025年）》等一系列政策文件，对全国数字乡村、数字农业工作做出了重要部署。二十大报告明确指出：“加快建设农业强国，扎实推动乡村产业、人才、文化、生态、组织振兴。”这是“加快建设农业强国”要求第一次被写入党的全国代表大会报告，对推进农业现代化具有重大战略意义。
从具体落地上，2023年政府工作报告已经明确提出，加快推进农业农村现代化，加快种业、农机等科技创新和推广应用，此外，从去年底开始，我国农业机械排放标准由“国三”升级至“国四”，要求实现动力技术系统性升级，加快推动农业机械向绿色高效转型发展，助力农业生产节能减排。
农业农村部也在今年印发《关于加快提升机播质量有力支撑作物单产提升工作的通知》，从今年春耕春播开始，各地将重点紧抓机具功能性能、机手技能操作与农艺要求集成配套，推动播种机具装备升级换代，优化完善全程机械化生产模式，加强机播机耕作业组织管理，将农机化增产潜力转化为现实产量。
在政策和技术的双重推动下，有分析预计2023年或将成为农业机器人的“触发年”，经历近几年的铺垫、试验之后，未来两年将不断增长，2024年出货量将开始大幅加速，农场自动化配套的成本也将开始逐步下降，进一步推动大规模使用。
农业机器人分化趋势明显
机器人的应用其实也并不算新鲜事物，我国农业机器人已经取得了十分可观的应用实效。
近年来，通过一直支持农业机器人推广应用，鼓励有能力的农业企业加大农业机器人应用，同时对农业机器人的购置进行补贴，鼓励农业机器人设备使用、场景示范应用，目前农业机器人的市场化应用正在加速，有包括博创联动、极飞科技、丰疆智能、中科原动力、联式导航等企业取得一定成效，而在大疆、极飞等企业在农业无人机领域也取得差异化的领先布局，行业整体逐步向前。
近几年在政策的推动下，农业机器人实际的分类已经大幅拓宽，许多企业将农业机器人定义为是应用于农业生产中的机器人，这些机器人也可能是由原先农机改造而成，但可以由程序软件控制，属于能适应各种农业作业环境的新一代无人自动操作机械。但由于农业作业场景复杂，故而机器人种类较多，地上跑和空中飞、水里游的从事农业相关工作的机器人，目前都可以被称为农业机器人。
根据工作内容的侧重点不同，常见的有采摘机器人、除草机器人、施肥机器人、打药机器人、授粉机器人、耕作机器人等等。而在2021年底发布的《“十四五”机器人产业发展规划》中可以看出，我国对农业机器人下一阶段发展其实已经指明方向，将加快农业人工智能研发应用，重点研制果园除草、精准植保、采摘收获、畜禽喂料、淤泥清理等农业机器人。精细化深耕将成为农业机器人发展的一个重要方向。
同时，农业机器人发展和传统农机改造并行也成为我国农业现代化特色，农业机器人与传统农机的区分和归属范畴仍然存在一定界限不明。
据农业农村部数据，2021年中国农机市场规模5310亿元，主粮及棉花机械化率高，但其他领域机械化率相对较低，拖拉机及收获机械市场销售额占比超过50%，在大的分类中，农业机器人就作为智能农机装备的一部分，因此目前我国农业机器人也享受农机的推广补贴策略。
中商产业研究院预计中国农机市场总规模2027年将达到7196亿元，对应2021-2027年CAGR约为5.2%，这也存在将农业机器人并表计算的情况。
对于农机改造的补贴主要包括两个方面：一是前装补贴，二是后装补贴。所谓前装，就是在机器出厂前已经配备智能化导航、远程运维、作业监测的装置，具备机器人智能化特征。后装即购买并采取一些智能改造措施，让传统农机实现智能化升级，变成例如智能化拖拉机、收割机，这些农机改造后同样享受农业机器人购置与应用补贴政策。
无论是前装还是后装，市场反馈表现目前都趋于乐观。赛迪顾问智能装备产业研究中心分析师赵海朋表示，一台普通拖拉机每小时可以耕作约2-3公顷土地，而使用先进的无人驾驶拖拉机或自主导航机器人改造后，可以将耕作速度提高到3-4公顷/小时；智能采摘收获机器人的速度可以达到每小时数百公斤到数吨不等；土壤检测无人机可以让施肥效率提高40%以上，同时减少肥料浪费和环境污染。
在市场需求的针对引导，科研机构、企业的不断努力下，目前中国农业机器人技术在前装和后装领域都取得了一定成果，也有突出企业的产品得到了越来越多农户的认可。
特殊性中的确定性
独特的发展路线是由我国特殊的农业国情决定。据Precedence Research和观研报告数据，美、法、意、德、日农机产值占比超全球40%，且各个环节已全面进入机械化、自动化、社会化阶段；Precedence Research预计全球农机市场规模2030年将达到3740亿美元，对应2021-2030年CAGR约为8.2%。
而我国与新型工业化、信息化、城镇化相比，农业现代化仍然是短板弱项。我国农业大而不强、多而不优等问题主要表现在：农业机械较少，农业基础还不稳固，抵抗自然风险和市场风险能力较弱；经营规模小，质量效益和竞争力亟待提高；资源环境约束趋紧，粮食供求紧平衡格局尚未根本改变。
同时，由于农业领域具备环境复杂、作业对象特殊、季节性强的非结构特点，自然环境中复杂多源的影响因素对农业机器人的智能程度提出更高要求。例如拿季节属性来说，动植物的自身生长规律导致农牧领域具有很强的季节性，需在特定时期集中进行高强度作业，这就导致农机的工作时间并不稳定，设备闲置时间偏多，农民对于购买高科技机器人的意愿不强。
由此也可以发现，农业发展具有阶段性，渐进性特征，很难一刀切完成整体改造。因此，由传统农机逐渐向机器人演变将成为我国农业现代化的根本方式。
如何更好推动农业机器人使用？
迈入2023年，我国目前农业进入快速发展期，随着智能科技的不断发展，如何促使整体农业技术水平达到了一个新高度，而这一新高度所面临的难点集中在户外更大范围的农业应用上，探索新的路线图和发展模式也是国内外科研人员正努力的方向。
联合国粮食及农业组织发布的《2022年粮食及农业状况》报告指出，从21世纪起，未来智能化将是更具优势的领域，大力应用智能化、自动化成为农业技术不断提升的关键性突破口，最重点是将人工智能机器人逐步运用到农业领域。
由此，一种万能农业机器人的技术思路在国外非常流行。即采用现代设计、绿色制造、人机工程、智能技术，让农业机器人产品信息化、智能化和自动化从而实现了精准化、智能化和高效率；性能方面，也由单一的机具技术发展到机电液一体化、专业化程度高的复式机械，并且操作更简单，控制更准确。在此基础上，“无人农场”概念也会大量兴起，无人机也会大量跟进。
而国内与之相关的思考也很多，中国科学院院士、中国科学院自动化研究所研究员乔红就指出，与美国的集约化农业、日本的精准化农业、荷兰的工厂化农业等现代农业模式不同，我国农业显现出“多”与“少”同时存在的特点，基础设施并不完备，只有打通农业人工智能和机器人的接口，才有望实现更好的自主、高效、精准和低成本的中国特色农业应用和发展。
因为与发达国家相比，受限于生产制造成本、智能技术结合程度，我国绝大多数农业机器人领域的研究处于实验室阶段。同时和标准化程度更高的工业不同，农业生产的个性化、特异化色彩更强，不同的区域、不同的地块、不同的作物对农业机械的需求不同。这就很短时间难以数据、系统、智能装备为特征，以自动化、无人化作为有力推手实现智慧农业。
乔红院士所提出的以一种低成本的农业专用的传感器、芯片和智能算法的想法其实更接地气，其希望通过多种小型的传感器联合组合，形成快速、精准、低成本的智能联动，从而可以使成本有望下降为原来的1/10，效率能够提高12倍。
但这一设想目前和许多农业机器人一样还存在较多问题，面临许多技术挑战和难题。乔红表示，“一是如何分布，在大田、果蔬场景或畜禽场景中，怎么分布低成本的异构传感器，使它能够对整体建模，且可能达到概率上的稳定性，这是未来需要解决的。同时，多元异构信息怎么融合，也是需要解决的科学问题。三是多个传感器组在一块，形成了怎样的鲁棒融合，使得整体能够容错。四是如何适应不同气候、不同环境的农业生产场景，这需要把持续学习和泛化能力，引入到协同之中。”
结语与未来
科技的发展，机械化的普及，农业土地规模化、精细化等新的耕作方式成为了推动农业机器人发展的必然要素。随着当前我国农作物耕种收综合机械化率从67%提高到73%，而人口老龄化趋势不断扩大，城镇化率不断提高，农村劳动力不断减少，务农人口减少已是必然的趋势。
这些因素综合下来促进了智慧农业的普及，以数据、系统、智能装备为特征的智慧农业得到大力推动，智慧农业的发展进一步提高了农业生产效率、土地产出率、资源利用率，大幅降低农业生产成本，为我国走向农业强国提供“引擎”，作为自动化、无人化、智能化的有力推手，农业机器人必然荟聚成为农牧领域的发展热点。
本文来自微信公众号：机器人大讲堂（ID：RoboSpeak），作者：Jack
