小型智能農(nóng)機(jī)“三部曲”：進(jìn)山區(qū)、做示范、降門(mén)檻

ROBOT INDUSTRY

“面朝黃土背朝天”是對(duì)傳統(tǒng)農(nóng)耕作業(yè)的直觀寫(xiě)照，隨著智能農(nóng)機(jī)裝備的研發(fā)和應(yīng)用，一部分“賽博新農(nóng)人”只需動(dòng)動(dòng)手指，就能完成耕作、灌溉和收獲。然而，新型裝備在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的大范圍推廣非一日之功，想要讓更多農(nóng)民在繁重的耕作中得以脫身，需要強(qiáng)化產(chǎn)業(yè)鏈多方協(xié)同，暢通研產(chǎn)銷(xiāo)一體化路徑。

我國(guó)西南地區(qū)高原山地眾多，農(nóng)業(yè)耕地分布呈現(xiàn)陡、碎、薄等特點(diǎn)，大型農(nóng)機(jī)裝備的應(yīng)用存在顯著局限性，輕便靈活的中小型智能農(nóng)機(jī)具備普遍適用價(jià)值。

“我們的研發(fā)初衷就是讓機(jī)器人更加小巧。”綿陽(yáng)市朝育機(jī)械有限公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“朝育機(jī)械”）董事長(zhǎng)辜曉林表示，輕量化產(chǎn)品不僅具備大型裝備的同等功能，還可以進(jìn)入山區(qū)、丘陵等大型裝備難以作業(yè)的區(qū)域，有效填補(bǔ)農(nóng)業(yè)場(chǎng)景需求。

走進(jìn)生產(chǎn)車(chē)間，朝育機(jī)械農(nóng)機(jī)生產(chǎn)經(jīng)理趙小波單手握持遙控器說(shuō)道：“它可以遙控除草機(jī)器人機(jī)頭刀片的自由升降，既能割深草，也可以割淺草。”他特別強(qiáng)調(diào)，除草機(jī)器人采用履帶式設(shè)計(jì)，可以在陡坡和低洼泥濘地段行進(jìn)，能夠滿足家庭農(nóng)場(chǎng)主的現(xiàn)實(shí)需要。

圖1 除草機(jī)器人

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智能化是農(nóng)業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)方向

伴隨工業(yè)化、城鎮(zhèn)化的快速發(fā)展，大批青壯勞動(dòng)力從農(nóng)村涌入城市，農(nóng)村“空心化”、農(nóng)戶(hù)“空巢化”現(xiàn)象普遍存在。與此同時(shí)，農(nóng)村用工成本逐年上漲，傳統(tǒng)耕作方式產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益日益低下。當(dāng)老一輩放下鋤頭，誰(shuí)來(lái)扛起種田的擔(dān)子？這成為擺在農(nóng)業(yè)發(fā)展面前的一道必答題。

圖2 綿陽(yáng)市朝育機(jī)械有限公司董事長(zhǎng) 辜曉林

在辜曉林看來(lái)，智能化是農(nóng)業(yè)發(fā)展的必由之路。交流中，他提到兩個(gè)印象深刻的案例。一是前不久甘肅省投放試驗(yàn)的70臺(tái)北斗智能果園綜合管理機(jī)，主要用于推動(dòng)果園生產(chǎn)智能化轉(zhuǎn)型，計(jì)劃總投入應(yīng)用4000臺(tái)機(jī)具，預(yù)計(jì)每年節(jié)約作業(yè)成本2.2億元；二是2025年6月在北京京郊亮相的國(guó)產(chǎn)大馬力無(wú)人駕駛拖拉機(jī)，通過(guò)規(guī)劃路徑實(shí)現(xiàn)自主作業(yè)，較傳統(tǒng)農(nóng)機(jī)效率提升15%～20%。兩座城市相隔千里，氣候、土壤、種植作物不盡相同，但都對(duì)智能農(nóng)機(jī)展現(xiàn)出了高度統(tǒng)一的需求。“目前，農(nóng)機(jī)裝備智能化升級(jí)的需求非常旺盛，這已經(jīng)成為應(yīng)對(duì)勞動(dòng)力短缺，實(shí)現(xiàn)降本增效和保障糧食安全的關(guān)鍵舉措。”

對(duì)農(nóng)業(yè)趨勢(shì)的洞察始于2016年，彼時(shí)的朝育機(jī)械還是中國(guó)長(zhǎng)安汽車(chē)、長(zhǎng)虹控股集團(tuán)等大型企業(yè)的協(xié)作配套廠商，基于對(duì)行業(yè)的觀察和理解，企業(yè)決心從零部件代加工轉(zhuǎn)向智能農(nóng)機(jī)研發(fā)。經(jīng)過(guò)十年發(fā)展，朝育機(jī)械推出了一系列創(chuàng)新產(chǎn)品，逐漸夯實(shí)“深耕山丘智能農(nóng)機(jī)”的差異化定位，重點(diǎn)突出智能化、小型化、輕量化設(shè)計(jì)，破解山地丘陵地帶大型農(nóng)機(jī)設(shè)備作業(yè)難，農(nóng)戶(hù)無(wú)機(jī)可用的現(xiàn)實(shí)困境。

“智能化是國(guó)家和地方推動(dòng)農(nóng)業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)方向之一，”辜曉林說(shuō)道，“國(guó)家層面提出了加快國(guó)產(chǎn)先進(jìn)適用農(nóng)機(jī)裝備等研發(fā)應(yīng)用，支持發(fā)展智慧農(nóng)業(yè)。北京、山東、四川等地也陸續(xù)出臺(tái)了相關(guān)政策文件，設(shè)定了明確的發(fā)展目標(biāo)。”在宏觀政策的指引下，朝育機(jī)械持續(xù)加大研發(fā)投入，逐步在市場(chǎng)站穩(wěn)腳跟。

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智能化小型農(nóng)機(jī)實(shí)現(xiàn)智慧農(nóng)業(yè)閉環(huán)管理

朝育機(jī)械研發(fā)的智能農(nóng)機(jī)裝備覆蓋耕地、播種和收獲等田間作業(yè)全流程，主要包括微耕機(jī)器人、電動(dòng)拖拉機(jī)、玉米收獲機(jī)、除草機(jī)器人等，集中應(yīng)用于湖北、四川、云南、甘肅、青海等中西部地區(qū)。

在試驗(yàn)田里，一臺(tái)四輪驅(qū)動(dòng)的無(wú)人駕駛“小車(chē)”發(fā)出陣陣嗡鳴，伴隨車(chē)輪的行進(jìn)，松散的土壤在田間劃出一道筆直的印記。“微耕機(jī)器人通過(guò)遠(yuǎn)程遙控的方式實(shí)現(xiàn)了人機(jī)分離，使耕作者可以從繁重的體力勞動(dòng)中得以解脫。”辜曉林介紹，耕地機(jī)器人采用四足獨(dú)立設(shè)計(jì)，每個(gè)輪腿結(jié)構(gòu)都可以伸縮調(diào)節(jié)，結(jié)合機(jī)身搭載的姿態(tài)傳感器，能夠?qū)崿F(xiàn)在復(fù)雜地形下的主動(dòng)調(diào)平。此外，基于GNSS（北斗/GPS）高精度定位與慣性導(dǎo)航（IMU）融合，機(jī)器人實(shí)現(xiàn)了厘米級(jí)定位與路徑跟蹤，在首次人工遙控作業(yè)后，可精準(zhǔn)復(fù)現(xiàn)操作路徑，適用于中耕、除草、開(kāi)溝等重復(fù)作業(yè)場(chǎng)景。

圖3 微耕機(jī)器人

辜曉林表示，微耕機(jī)器人能自動(dòng)識(shí)別田塊邊界，并根據(jù)機(jī)身寬度自動(dòng)規(guī)劃最優(yōu)作業(yè)路徑，提高山區(qū)地帶中不規(guī)則田塊的利用面積，降低重耕和漏耕概率。機(jī)身搭載的雙目視覺(jué)和雷達(dá)傳感器，可以實(shí)時(shí)感知周邊環(huán)境，根據(jù)實(shí)際情況做出減速、繞行或停止等動(dòng)作，確保無(wú)人作業(yè)時(shí)的安全性。面對(duì)大型農(nóng)場(chǎng)，微耕機(jī)機(jī)器人可在中央控制平臺(tái)的集中調(diào)度下實(shí)現(xiàn)集群協(xié)同作業(yè)，有效應(yīng)對(duì)農(nóng)時(shí)緊張、任務(wù)繁重等極端情況。

“通過(guò)多光譜相機(jī)、土壤傳感器、作業(yè)負(fù)載傳感器等設(shè)備，微耕機(jī)器人可以試試采集作物長(zhǎng)勢(shì)、土壤緊實(shí)度、耕作深度等數(shù)據(jù)，并同步至云端平臺(tái)，為后續(xù)變量施肥、精準(zhǔn)灌溉等農(nóng)業(yè)管理決策提供科學(xué)依據(jù)。”辜曉林指出，微耕機(jī)器人不僅是執(zhí)行工具，還是移動(dòng)的數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)，它的推廣應(yīng)用將有效推動(dòng)農(nóng)業(yè)種植實(shí)現(xiàn)智能閉環(huán)。

同樣具備“一機(jī)多效”能力的，還有朝育機(jī)械研發(fā)的電動(dòng)拖拉機(jī)。辜曉林認(rèn)為，電動(dòng)化是邁向智能化的可靠路徑。因此，朝育機(jī)械大膽舍棄發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱和復(fù)雜油路等傳統(tǒng)拖拉機(jī)的核心組件，采用電驅(qū)動(dòng)方式降低噪音和尾氣污染。同時(shí)，簡(jiǎn)化動(dòng)力結(jié)構(gòu)還可以大幅降低設(shè)備故障風(fēng)險(xiǎn)，日常維護(hù)變得更加容易。“電動(dòng)拖拉機(jī)的角色超越了單純的作業(yè)工具，”辜曉林強(qiáng)調(diào)，“它可以同步采集作物生長(zhǎng)信息，生成農(nóng)田數(shù)字地圖，同時(shí)還能作為移動(dòng)儲(chǔ)能站，為農(nóng)場(chǎng)提供用臨時(shí)電保障。”

圖4 電動(dòng)拖拉機(jī)

針對(duì)西南山區(qū)的玉米等核心農(nóng)作物，朝育機(jī)械也展開(kāi)了定制化研發(fā)工作。考慮到山區(qū)地帶坡地眾多，傳統(tǒng)手扶自走式收獲機(jī)尺寸大、油耗高，不便于操作。朝育機(jī)械推出了混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的小型履帶式玉米收獲機(jī)，能夠適應(yīng)33°大陡坡爬行，最大遙控距離達(dá)到550m，效率較傳統(tǒng)設(shè)備提高30%，目前已在四川、貴州等地實(shí)現(xiàn)批量應(yīng)用。

圖5 玉米收獲機(jī)

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智能農(nóng)機(jī)規(guī)模化推廣要密切產(chǎn)業(yè)協(xié)同

“價(jià)格高昂和農(nóng)戶(hù)接受度低是制約智能農(nóng)機(jī)推廣的兩大核心瓶頸。”辜曉林一語(yǔ)中的。他直言，智能農(nóng)機(jī)的推廣不是簡(jiǎn)單的市場(chǎng)銷(xiāo)售，而是一場(chǎng)需要技術(shù)攻堅(jiān)、模式創(chuàng)新、政策引導(dǎo)和用戶(hù)教育協(xié)同推進(jìn)的系統(tǒng)工程。

“智能農(nóng)機(jī)集成了芯片、高精度傳感器、智能控制系統(tǒng)和專(zhuān)用軟件，這些成本約占整機(jī)的30%。”辜曉林說(shuō)道，“針對(duì)不同地形和作物，需要打造定制化解決方案，進(jìn)行漫長(zhǎng)的田間測(cè)試與算法調(diào)優(yōu)，這些都將直接轉(zhuǎn)化為成本。”他指出，智能農(nóng)機(jī)市場(chǎng)尚處于培育的早期階段，產(chǎn)品普及率遠(yuǎn)未達(dá)到傳統(tǒng)農(nóng)機(jī)規(guī)模，研發(fā)成本難以攤薄，導(dǎo)致農(nóng)戶(hù)面臨較高的價(jià)格門(mén)檻。

長(zhǎng)期以來(lái)形成的“自己動(dòng)手”的耕作習(xí)慣，短期內(nèi)同樣難以改變。一方面，“不會(huì)用、不敢用、壞了不會(huì)修”等思想顧慮，讓更多農(nóng)戶(hù)傾向于選擇穩(wěn)妥的傳統(tǒng)農(nóng)機(jī)。另一方面，傳統(tǒng)農(nóng)機(jī)操作手在作業(yè)中完全依賴(lài)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，相比于智能系統(tǒng)，他們更愿意相信自己的眼和手，對(duì)智能設(shè)備的實(shí)用性抱有天然的懷疑。此外，農(nóng)戶(hù)對(duì)于智能農(nóng)機(jī)的投入產(chǎn)出比也存在困惑，動(dòng)輒2～3年的回本周期給他們帶來(lái)了未知。

綜合種種因素，辜曉林建議在核心產(chǎn)區(qū)建立“無(wú)人農(nóng)場(chǎng)”示范基地，組織農(nóng)戶(hù)現(xiàn)場(chǎng)觀摩，用真實(shí)數(shù)據(jù)“說(shuō)話”，讓老百姓看到智能農(nóng)機(jī)對(duì)提效增產(chǎn)帶來(lái)的積極作用。同時(shí)，針對(duì)果園除草、秸稈還田等勞動(dòng)強(qiáng)度大、用工貴、風(fēng)險(xiǎn)高的作業(yè)環(huán)節(jié)，積極推廣專(zhuān)用機(jī)器人，以解決剛需痛點(diǎn)的方式驅(qū)動(dòng)首批用戶(hù)嘗試。此外，他還提出用“購(gòu)買(mǎi)服務(wù)”代替“采購(gòu)設(shè)備”，降低農(nóng)戶(hù)的資金負(fù)擔(dān)和風(fēng)險(xiǎn)壓力，并在服務(wù)端加強(qiáng)操作培訓(xùn)、現(xiàn)場(chǎng)支援和快速維修保障，逐步建立農(nóng)戶(hù)對(duì)智能農(nóng)機(jī)的信任。

“未來(lái)的突破口可能在于通過(guò)金融工具降低初始門(mén)檻，通過(guò)服務(wù)方式讓農(nóng)戶(hù)零風(fēng)險(xiǎn)體驗(yàn)價(jià)值，并通過(guò)扎實(shí)的本地化服務(wù)建立信任。”辜曉林總結(jié)道。

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