中国农业机器人研究SCI论文产出规模最大,产业化发展还需跟进

文丨袁建霞[1],张秋菊[1],胡小鹿[2],柏雨岑[2],韦真博[3],吴海华[4]

1. 中国科学院科技战略咨询研究院;2. 中国农村技术开发中心;3. 浙江大学生物系统工程与食品科学学院;4. 中国农业机械化科学研究院

农业机器人是一种以农产品为操作对象,兼有人类部分信息感知和肢体行动功能,可重复编程的柔性自动化或半自动化设备,是综合了多种学科交叉的智能机械。

运用农业机器人代替人力不但可以降低劳动强度,还可提高劳动效率,帮助解决劳动力稀缺的难题,受到农业人口较少的发达国家的重视,也成为国际农业装备产业技术竞争的焦点之一。

我国对机器人的研究起步相对较晚,但产业发展迅速,工业和信息化部、发展改革委、财政部于2016年3月联合发布《机器人产业发展规划(2016—2020年)》,为农业机器人的进一步发展提供了新机遇。

本文以农业机器人研究相关的SCI论文为对象,对农业机器人的论文产出趋势、热点研究主题、国家竞争态势及研究前沿进行了分析,旨在把握该领域的国际总体竞争态势和研究前沿方向,为科技布局和科技管理提供决策支撑。

研究前沿分析在检索到的SCI论文数据集中遴选出被引频次排名在Top10%的论文,再邀请专家甄选,选出重点论文逐篇进行内容解读,然后根据研究主题进行聚类分析,获得当前农业机器人的研究前沿方向及重点研究内容。

国际竞争态势

2013—2018年,共检索到与农业机器人研究相关的SCI论文484篇(检索日期是2018年12月),年度数量变化呈增加趋势,从2013年的53篇增加到2017年的114篇(2018年数据不完整),增长近1倍。说明近年来农业机器人研究产出规模不断扩大,处于研究的上升期,越来越受到关注。

1. 领先国家

2013—2018年,农业机器人SCI论文来自全球52个国家,其中数量最多的前10个国家依次是中国、美国、西班牙、德国、澳大利亚、荷兰、以色列、意大利、英国和日本,10个领先国家的论文数量合计426篇,约占论文总量的88%。

论文数量的年度变化显示,中国的论文数量逐年增加,且增势明显,年度论文数量2014年开始超过美国跃居第一。

2. 热点研究主题

在农业机器人相关的SCI论文中,研究主题集中在作业场景与关键技术。其中中国比较关注收获机器人和采摘机器人研究,而美国、澳大利亚、荷兰和英国等更关注挤奶机器人,以色列和日本较为关注收获机器人,德国与意大利关注喷灌机器人。

研究前沿

被引频次能在一定程度上反映论文的质量和影响力,高被引论文的研究内容在一定程度上可以反映该领域的研究前沿。

对检索到的与农业机器人相关的SCI论文进行筛选、判读,研究主题聚为3个前沿方向,分别是作业对象识别和定位算法优化,导航和路径规划算法优化,以及作业对象的分选与监测研究。

在作业对象识别和定位算法优化方面,主要研究对番茄、甜椒、苹果、柑橘和荔枝等蔬果及杂草和作物病害等的识别,中国在这一方向上的研究产出相对较多。

美国在作业对象的分选与监测研究上产出相对较多,研究重点包括果实分选及水产养殖监测和牛奶产量与风险监测等。

结束语

全球农业生产的集约化和规模化进程不断加快,农业劳动力不断减少,因此对农业机器人的需求将持续加大。由于农业环境和作业对象的复杂性、多变性和非结构性,农业机器人研发难度大,作业效果有待提高。

在作业对象识别和定位、导航和路径规划、作业对象的分选与监测等前沿方向上,要以开放创新的理念开发和应用新技术,促进具有多环境适应性的智能农业机器人的研发。

随着云计算、大数据和人工智能等新一代信息技术与农业技术的深度融合,农业机器人作为新一代智能化农业机械将突破瓶颈并得到广泛应用。

文章来源:2019年9期《农业工程》(中国科技核心期刊)

原标题:农业机器人国际竞争态势与研究前沿

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