由于智能农业解决方案(如农业无人机和机器人)的实施，全球农业产业正在经历大规模转型。机器人技术和农业自动化的普及，从根本上是由于全球粮食生产需求的指数增长、资源的消耗、耕地面积的减少和农业劳动力的日益短缺等因素驱动的。
收获作业的自动化和机器人的研究开始于20世纪60年代的美国（1968年），采用的收获方式主要是机械震摇式和气动震摇式，其缺点是果实易损，效率不高，特别是无法进行选择性的收获。从20世纪80年代中期开始，随着电子技术和计算机技术的发展，特别是工业机器人技术、计算机图像处理技术和人工智能技术的日益成熟，以日本为代表的发达国家，包括荷兰、美国、法国、英国、以色列等国家，在收获采摘机器人的研究上做了大量的工作，试验成功了多种具有人工智能的收获采摘机器人，如番茄采摘机器人、葡萄采摘机器人、黄瓜收获机器人、西瓜收获机器人、甘蓝采摘机器人和蘑菇采摘机器人等。
众所周知，以色列农业是与恶劣条件作长期斗争的成功典范。以色列农业在开发改造自然环境、有效经济地利用水资源方面，在使用计算机和生物工程尖端技术方面以及在高产优质品种栽培、加工出口方面在世界上处于领先地位。而如今，最擅长精细农业的以色列将增加另一个头衔——“农业机器人的领导者”。
农业机器人发展趋势无可阻挡
农业，作为国民经济的支柱产业，被誉为“母亲产业”。在信息技术高速发展的背景下，农业也正处于转型期。这种转变因国而异，因州而异，因地区而异，也因耕作方式而异。世界各地的农业技术都在经历变革，但总的趋势是采用精准农业以及机器人等先进技术。在自动化发展的浪潮中，农业的自动化、智能化趋势无法阻挡。
农业机器人市场涵盖了各种类型的机器人，例如收割机器人，采摘机器人，除草机器人，自动机器人拖拉机，播种机器人和修剪机器人等。这些机器人用于不同的农业领域，包括精确的农作物种植，牲畜监测和管理，室内农业，水产养殖，林业和果园等。现在，已经开发出大量的机器人来拣选高价值的水果和蔬菜。随着市场的成熟，主要农作物的采摘和收割机器人的使用也有望增加。
北美是世界第二大甜椒生产国，占有31％的市场份额。2017年，欧洲占全球胡椒供应量的一半以上(53.2%)，出口额达27亿美元。为了促进农业机器人的发展，政府和私营企业引入了农业机器人作为服务。为了应对日益严重的农业劳动力短缺问题，一些农民转向自动收割设备和其他先进技术来执行修剪，播种和除草等任务。有统计显示，农业机器人的市场将在2025年达到750 亿美元。除了采辣椒，采摘棉花、西红柿、草莓这些经济作物的机器人也在陆续被开发出来。
从替代能源到机器人技术，内盖夫本古里安大学的研究在教育中起着不可或缺的作用，BGU被广泛认为是机器人领域的领导者。从医学和工程学到人文科学和沙漠农业，BGU研究都处于全球领先，通过招募顶尖的研究人员和学生，增加研发预算，促进国内和国际合作，BGU已成为许多研究领域的领导者。
BGU工程师正在ABC（农业，生物和认知）机器人中心开发机器人，这种机器人可以识别、喷洒和采摘农产品，创建极富挑战性的人工智能和硬件以检测果实，只采摘成熟的果实而不碰伤它们。机器人收割将彻底改变农业经济，并大幅减少粮食浪费，同时也可能有助于平衡不断上涨的食品价格。
如今在欧洲、以色列和其他地方，由于种植环境处于高温，潮湿，而且是季节性的，只是作为临时工作，所以寻找农业工人正变得越来越困难。加上每年收成的大部分都从树上掉下来腐烂，释放出温室气体。这就是为什么像Edan教授这样的专家们，正在转向机器人、人工智能、机器学习和其他新兴技术，以应对未来农业的需求。从简单的收割任务到复杂的葡萄酒生产和授粉，各种高科技工具都在接受测试。但最终，机器不会完全代替人类，但至少在不久的将来技术可能有助于填补农民无法填补的空白。
本古里安研发——世界上最先进的甜椒收获机器人
一个闪亮的金属单臂机器人沿着一排排的红辣椒植物移动，其摄像机上下摆动以捕捉成熟的果实。当它瞄准其中一个时，配备有钳子的手臂(有点像人手)会伸出来抓住胡椒，快速一挥就把它从藤上砍了下来。
这台称之为“SWEEPER”世界上最先进的甜椒收获机器人是由本古里安大学的机器人专家及欧洲的科学家制造，是现代工程的一项新突破。BGU团队率先努力提高机器人利用计算机视觉检测成熟农产品的能力，并在定义机器人硬件和软件接口的规范方面发挥了作用，重点是监督控制活动。
SWEEPER机器人是一个自动移动平台，当 Sweeper 发现类似辣椒的目标对象时，就会尝试着去接近它，并且会对这一目标 物体进行更加细致的观察，来回伸展头部 （配载相机） 多角度检视目标物体，分析辣椒是否到了采摘最佳时机。接下来也就是最关键的采摘过程了，Sweeper 会对头部位置进行定位，确保眉毛位置的小锯齿正好位于辣椒植株茎干上方，机器人下巴位置的铲勺则位于甜椒果实下方。这样一来，甜椒被锯齿切割 下来之后，会直接落入铲勺内，转动之后最终进入收集篮筐之中。SWEEPER适用于叶片较少作物的果实采摘。
机器人利用了激光和传感器采摘一个果实需要24秒，在这一采摘甜椒的过程中，最大的一个障碍恰恰是在最简单的一个操作环节：将甜椒放入果实收集篮筐这一环节就需要 3~4 s 的时间。因为它必须将甜椒从植株的方向转离开来，然后小心翼翼地将其放到篮筐之中。要想实现15 s 的采摘时间，他们可能会采用某种管道，可以让甜椒在被切割下来之后直接到达篮筐，省略中间的铲勺中转步骤。
虽然机器人的采摘速度比人类更慢，但研发者表示机器人工作时间更长，可以全天候工作，夜间可以提供照明，它们可以通过调节来适应高温和湿度，更多的农产品将在高峰时收获，这将大大减少果蔬腐烂，降低劳动力成本，使农民少受市场波动的影响，从而给农业经济带来重要变化。
BGU的ABC机器人计划负责人Yael Edan教授
事实上，Sweeper 能达到现在这样的成就已是十分不易。因为我们都知道，植物所生长的温室环境炎热而又潮湿，对于机器人传感器来说这样的环境一点都不友好，工程师也必须订购特殊的箱子和材料才能让传感器在这种环境里正常运作。Kurtser 说道：“我们人类不喜欢在温室这种高热量的环境里工作，同样传感器也不喜欢这样的工作环境。”
除此之外，Sweeper 还面临着一个挑战：温室内部并不是通常适于机器人工作的那种精心组织的结构环境。植株排列虽然整齐有序，但间隙很小，并且植株遍布整个温室空间。
BGU计算机视觉与机器人专业的博士生Polina Kurtser说他们使用了几十万张pepper图片——庞大的图片数据库，才使得机器学习算法能够正确识别辣椒。但是现在，计算机可以处理这些。Kurtser是Edan教授团队的一员，他们正在测试不同的收获策略，是要切下还是用真空吸进去，或是找其他方法。
目前，SWEEPER在测试中成功率为62%。研发者正在努力提升机器人采摘的速度和准确率，预计在4-5年内可以大规模推广采用。这项技术可以应用于其他作物的收获。该项目已获得欧盟Horizon 2020研究与创新计划的资助。
从机器采摘到无人机授粉
由于气候变化或其他原因，随着越来越多的农作物从田间转移到温室，授粉可能是一个挑战。另外，在过去的十年中，全球蜂群数量一直在减少，这对食物供应构成了真正的威胁。BGU的研究人员正在研究比如可以代替蜜蜂为花朵授粉的无人机，以及能够准确计算出应向葡萄藤上喷洒多少农药以预防疾病的智能喷雾器。这两个项目都可能影响食品安全的未来。
本古里安控制系统实验室负责人，机械工程系机电工程硕士课程负责人Shai Arogeti博士正在与Edan教授合作创建授粉无人机。这款无人机还处于研发的早期阶段，它既不落在花上，也不像蜜蜂，但它确实能发出足够的嗡嗡声，达到同样的效果。
有些植物，比如西红柿，不需要蜜蜂来授粉——它们可以通过风来互相授粉。考虑到这些， Arogeti博士一直在测试一种机器人，它可以在温室里的一排排植物之间飞行，用旋转的叶片制造微风，把植物的花粉吹来吹去。为了防止机器人割下这些植物，它被拴在一个基座上，只能在过道里直飞。
总结
机器人会导致大量的农业工作岗位流失吗?科学家不这么认为。科学家表示不指望这些机器人能完全取代人类在田野里的工作。而是希望它们能帮助我们完成人类不能也不想做的任务，使我们能够种植最好的农产品。
