趙輝

平原縣政務(wù)服務(wù)效能管理中心 山東德州 253100

人工生產(chǎn)是中國(guó)農(nóng)業(yè)自古以來(lái)的模式，種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)的生產(chǎn)條件都相對(duì)落后。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展使得智能化技術(shù)的研究不斷深入，同時(shí)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中起著重要作用。智能技術(shù)的應(yīng)用可以促進(jìn)農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)的自動(dòng)化，讓農(nóng)業(yè)生產(chǎn)更方便。此外，農(nóng)業(yè)機(jī)械化的實(shí)現(xiàn)還可以更好的保護(hù)生態(tài)環(huán)境和創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)價(jià)值[1]。

1 機(jī)器視覺在農(nóng)業(yè)機(jī)械中的應(yīng)用于發(fā)展

1.1 用于農(nóng)機(jī)自動(dòng)駕駛過(guò)程中的環(huán)境感知

自動(dòng)駕駛領(lǐng)域的核心技術(shù)是環(huán)境感知技術(shù)。它的目的是通過(guò)模擬人類駕駛員的感知能力，通過(guò)獲取和辨別周邊環(huán)境的信息，將其適用于自動(dòng)駕駛中的定位、路徑規(guī)劃和控制。在農(nóng)業(yè)機(jī)械中使用較多的是以攝像機(jī)為主的圖像采集設(shè)備，在行駛過(guò)程中采集信息來(lái)用于識(shí)別切割線通過(guò)駕駛捕捉分析和處理障礙物。另外，在實(shí)際的農(nóng)業(yè)環(huán)境中經(jīng)常會(huì)有樹木、電線桿等靜態(tài)障礙物或者動(dòng)物等動(dòng)態(tài)障礙物的存在，農(nóng)業(yè)機(jī)械在實(shí)際的自動(dòng)駕駛過(guò)程中必須能夠及時(shí)檢測(cè)到障礙物并且避開障礙物以免發(fā)生危險(xiǎn)。

1.2 用于農(nóng)業(yè)機(jī)器人的作業(yè)目標(biāo)識(shí)別與定位

為了能夠更進(jìn)一步的實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化和智能化，農(nóng)業(yè)機(jī)器人的實(shí)施便可以更好地替代人力勞動(dòng)，解放雙手。視覺技術(shù)的在實(shí)際操作中可以通過(guò)其技術(shù)識(shí)別需要選擇的水果以及確定水果的成熟程度并進(jìn)行定位，在采摘西紅柿、黃瓜、草莓等不同對(duì)象中廣泛應(yīng)用的采摘機(jī)器人。此外，該技術(shù)在農(nóng)業(yè)施肥和除草等領(lǐng)域也有重要的應(yīng)用。例如在除草時(shí)，利用視覺技術(shù)對(duì)農(nóng)作物和雜草進(jìn)行識(shí)別，通過(guò)定點(diǎn)識(shí)別來(lái)進(jìn)行噴灑操作。近年來(lái)，機(jī)器視覺在農(nóng)業(yè)機(jī)器人的識(shí)別和定位上取得了很好的研究成果，但因?yàn)檗r(nóng)業(yè)具有復(fù)雜性、隨機(jī)性和變化性，仍然有許多問(wèn)題需要解決。

2 自動(dòng)駕駛技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械中的應(yīng)用于發(fā)展

現(xiàn)代精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)是自動(dòng)駕駛技術(shù)，也是智能農(nóng)業(yè)技術(shù)的研究熱點(diǎn)，應(yīng)用于各種用途的智能農(nóng)業(yè)機(jī)械領(lǐng)域。自動(dòng)駕駛技術(shù)對(duì)促進(jìn)中國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、智能化和信息化發(fā)揮著重要作用，為加快農(nóng)業(yè)技術(shù)體系的轉(zhuǎn)型以及建立現(xiàn)代高效的生產(chǎn)模式起到重要作用。

2.1 農(nóng)業(yè)機(jī)械中的定位技術(shù)

定位技術(shù)是對(duì)農(nóng)機(jī)的位置、航向角和速度等進(jìn)行測(cè)量，以便農(nóng)機(jī)可以準(zhǔn)確知道其位置和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，正確定位是農(nóng)機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)轉(zhuǎn)向的前提，它直接影響后續(xù)路線的規(guī)劃和控制。當(dāng)前，主要應(yīng)用的定位技術(shù)根據(jù)其原理可分為三類：第一類是基于全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的定位方法，可以為農(nóng)業(yè)應(yīng)用提供基本的坐標(biāo)、速度和時(shí)間。第二類是機(jī)器視覺定位方法，為農(nóng)業(yè)應(yīng)用提供圖像采集和處理來(lái)測(cè)量農(nóng)作物和農(nóng)機(jī)的相對(duì)位置和方向。第三類慣性導(dǎo)航定位方法，通過(guò)慣性測(cè)量結(jié)合當(dāng)前位置信息推斷出下一刻的位置。第二類和第三類是用于輔助第一類進(jìn)行組合定位，無(wú)法占據(jù)農(nóng)機(jī)的重要位置。但是，單純的依靠GNSS導(dǎo)航定位技術(shù)容易受外在因素而出現(xiàn)定位不準(zhǔn)和沒信號(hào)的情況從而導(dǎo)致無(wú)法定位。因此需要GNSS技術(shù)與其他導(dǎo)航技術(shù)相結(jié)合，形成多傳感器的定位方法實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的精準(zhǔn)定位，廣泛應(yīng)用于農(nóng)機(jī)自動(dòng)駕駛領(lǐng)域也是以后重要的發(fā)展趨勢(shì)。

2.2 路徑規(guī)劃與跟蹤控制技術(shù)

道路規(guī)劃是農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)導(dǎo)航和做主運(yùn)行的重要組成部分，操作道路的走向和形狀是影響農(nóng)業(yè)效率的主要因素，為了減小農(nóng)機(jī)消耗，提高運(yùn)行的效率和質(zhì)量就需要對(duì)道路進(jìn)行合理的規(guī)劃以此提高導(dǎo)航系統(tǒng)的實(shí)用性。允許自主農(nóng)機(jī)遵循由道路規(guī)劃得到的軌跡就是道路跟蹤控制的目的，它的原理是根據(jù)農(nóng)業(yè)機(jī)械測(cè)得的位置與計(jì)劃路徑之間的偏差信息控制轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，已使農(nóng)機(jī)按照預(yù)定軌跡運(yùn)行。農(nóng)機(jī)的追蹤方法可以大致分為兩類：第一種是模型的控制方法，此方法結(jié)合了農(nóng)業(yè)機(jī)械的運(yùn)動(dòng)模型或動(dòng)態(tài)模型來(lái)設(shè)計(jì)控制器，這種方法考慮了運(yùn)動(dòng)學(xué)或動(dòng)態(tài)約束，對(duì)農(nóng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)具有一定的預(yù)測(cè)功能，會(huì)取得更好的控制效果。但是缺點(diǎn)就是它需要?jiǎng)?chuàng)建控制對(duì)象的數(shù)學(xué)模型，在某些情況下的適用性較差。第二類是數(shù)據(jù)的控制方法，在自動(dòng)駕駛領(lǐng)域研究最多的方法是PID控制、模糊自適應(yīng)控制和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制，優(yōu)點(diǎn)是通用性強(qiáng)，缺點(diǎn)就是總體效果不如基于模型的控制方法[2]。

3 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械中的應(yīng)用于發(fā)展

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和管理領(lǐng)域的特定應(yīng)用是農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，利用農(nóng)業(yè)信息的感知設(shè)備，根據(jù)商定的安排，將物理部件和各種虛擬“對(duì)象”與互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的信息交換和交流，以此實(shí)現(xiàn)過(guò)程的智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的網(wǎng)絡(luò)。它不僅是智能農(nóng)業(yè)的主要內(nèi)容，而且是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)強(qiáng)大的技術(shù)支持。農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在促進(jìn)農(nóng)業(yè)發(fā)展中起著重要作用，在農(nóng)業(yè)機(jī)械領(lǐng)域擁有廣泛的發(fā)展前景，目前已有許多工程利用農(nóng)機(jī)的遠(yuǎn)程監(jiān)控和調(diào)度，實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)機(jī)運(yùn)行作業(yè)質(zhì)量的監(jiān)督；利用手機(jī)與物聯(lián)網(wǎng)結(jié)合，通過(guò)手機(jī)輕松了解農(nóng)機(jī)的行駛方向、工作狀態(tài)以及進(jìn)度；把多臺(tái)農(nóng)機(jī)連接到遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)多臺(tái)農(nóng)機(jī)的信息交互，對(duì)機(jī)械的運(yùn)行進(jìn)行協(xié)調(diào)控制。當(dāng)前，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的研究和應(yīng)用還不完善，有必要不斷研究物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械中的新應(yīng)用。

4 結(jié)語(yǔ)

智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械是促進(jìn)農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型和現(xiàn)代化的重要工具，是發(fā)展的關(guān)鍵因素，發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)研究并應(yīng)用了農(nóng)業(yè)機(jī)械智能技術(shù)，并且具有較高的發(fā)展水平。我國(guó)的機(jī)械智能化水平較低，適用范圍不廣，發(fā)展也相對(duì)落后，農(nóng)業(yè)機(jī)械的智能化在我國(guó)農(nóng)業(yè)的發(fā)展中仍有許多工作要做。隨著大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)和人工智能的不斷發(fā)展，為農(nóng)業(yè)機(jī)械智能化提供了更強(qiáng)大的技術(shù)支持，在農(nóng)業(yè)機(jī)械智能化方面物聯(lián)網(wǎng)仍存在許多需要探索的應(yīng)用途徑；神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和加固學(xué)習(xí)方法分別在農(nóng)機(jī)的視覺技術(shù)和智能決策領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景[3-4]。