赵春江
中国工程院院士
国家农业信息化工程技术研究中心主任
国家新一代人工智能战略执行委员会专家
我国是一个农业大国，过去农村劳动力很充足，1991年的时候我们国家农村劳动力占全社会劳动力61%，如今已经下移到25%以下。在美国，3亿人口里面从事农业生产的人员是300万左右，也就是1%，现在这个数量还在逐渐地降低。
目前从全球来看，随着人口老龄化问题的凸显，农业从业人员数量迅速下降，导致一个核心问题就是谁来种地？
未来得靠智能机器人，靠机器换人。
农业机器人目前已成为全球学界、产业界、行业关注的焦点，我国在农业“卡脖子”核心关键技术里，也把机器人作为其中一项内容。农业机器人和其他机器人一样，包括几个重要部分，一是感知部分，二是决策部分，就是我们常说的机器脑，三是末端执行器。由于农业机器人所工作场景异常复杂，所以其在某种程度上比工业机器人还要复杂。
在农业领域，从种到收到加工全过程、全流程，农业机械化率是72%左右，农业作业对象多样性和复杂性决定了农业机器人的多样性。农业机械化很多都是靠传统机械操作，简单说就是需要人来驾驶，机器和人缺乏交互，机器跟机器、机器跟物也缺乏交互。
中国工程院院士、国家农业信息化工程技术研究中心主任、国家新一代人工智能战略执行委员会专家赵春江认为，从产业发展、商业发展的角度出发，农业机器人的公司蓬勃发展，各种各样农业机器人应运而生，比方说有锄草、施药、采收、放牧、播种各种各样的机器人。
从全球来看，目前农业领域成功得到商业化应用的机器人有三大类，第一类是无人驾驶拖拉机；第二类是农用无人机；第三类是欧洲国家用的挤奶机器人。纵观世界其他国家，目前一些科技型农业机器人初创企业雨后春笋般地发展，并开始一轮一轮地融资。比如黑科技公司众多的以色列，特定场景应用专业化机器人也比较多，还有国际一些大学包括瓦赫宁根大学、日本北海道大学和德国波恩大学等，都在进行农业机器人的研发，美国国家机器人实验室也研发出了代替人进行观测、表情获取的机器人等。
欧盟也高度关注农业机器人的发展，他们主导联合欧洲38个伙伴开展研究，主要想通过机器人研究和应用提高农业竞争力，特别针对复杂环境下对人体有危害、劳动密集型环节研发出来的机器人，目前都有相应的产业生态配套，像辣椒收获机器人和其他相应配套项目。
《美国商业资讯》预测，2025年农业机器人市场规模达到206亿美元，年复合增长率22.8%。桑德勒研究所预计2025年将达到全球203亿美元市场规模，年复合增长率也是两位数。
而国内机器人研发工作开始于上世纪90年代，特别是近年来围绕自动驾驶拖拉机、小型农业移动平台、嫁接机器人、移栽机器人、插秧机器人、果实分拣机器人、采摘机器人、除草机器人开始进行研发。目前和发达国家相比，我国在农业机器人方面存在差距，主要体现在以下几方面：首先是农艺跟机器结合不够紧密，尽管机器和动作都具备，但达不到农艺的要求。其次是机器人稳定性还不够。然后是农业机器人成本太高，无法普及到广大老百姓。最后是智能化程度的问题有待解决，特别是核心部件和核心算法需要提升。
作为研究或从事人工智能领域的学界和业界人员，未来要怎么做？应该做什么？
赵春江表示，大家要想做好农业机器人，就必须清晰认识到农业机器人场景的复杂性。因为农作物所处环境有白天有黑夜、有开放环境和相对封闭环境，非结构环境特别突出。再加上风、雨、沙等不确定因素干扰特别多，这些场景都是随机的，农业机器人能不能适应也是个现实问题。此外，农业对象的结构以及生物特性有天然的不固定性和复杂性，因为世界上没有两颗果树的结构是完全一样的。农业产品有红的绿的、大的小的、点状的面状的，即便能够控制程序逻辑的话，你也不能破坏掉商品的特性，而且涉及到是否易于储存、如何有效降低成本的问题。
赵春江说最难的是场景感知也是非常复杂的，有时候多模态场景重叠在一起，就存在复杂场景下精确识别和定位，驱除噪音模型算法等难题。不论机器人是模拟人的智能，还是属于计算智能的延伸，机器人在复杂场景下对对象感知存在困难，在很难拿到操作对象信息的前提下，其行为规划也会存在一定困难，还要考虑柔性化的执行系统、成本问题以及效率问题。
“未来要加强研发，强调多学科的结合。农业机器人不仅仅是农业的问题，也不单纯是工业问题，我认为是多学科交叉的问题，涉及到材料、计算科学、智能科学、包括农业科学自身，所以未来要搞协同创新研究发展。”赵春江说，未来农业机器人发展路线从简单到复杂，加强智能学习算法的研究，特别是感知部分目标对象识别和情景感知对话不够，都要靠算法。同时，新材料的创新应用也是需要关注的问题。
另外，人机共融提高作业效率是很好的一条路子。就是因为多台机器合作会存在机器协同问题，当一台机器出了故障后，别的机器能否替它完成作业；当有新机器加入进来，系统能否重新设计路径规划和任务分配，以便有效提高协同作业效率。
目前，工信部和农业机械化管理司已经征集并发布了机器人在农业领域的典型应用场景，形成一批可复制可借鉴的成果。有机构预测，2026年农业机器人行业市场规模将达到10.44亿元，发展前景可观。
总之，人口增长带来的迫切需求、常规农业的经济现实以及技术进步，三大因素叠加，为机器人在农业领域“大显身手”提供了契机。
