中國網(wǎng)/中國發(fā)展門戶網(wǎng)訊 丘陵山地在我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中具有不可替代的作用。我國約有7億畝丘陵山區(qū)農(nóng)田，占全國耕地總面積的1/3左右，是糧油糖和特色農(nóng)產(chǎn)品的重要生產(chǎn)基地，涉及農(nóng)業(yè)人口近3億人。丘陵山區(qū)茶園面積占全國的93.39%、果園面積占全國的62.28%、馬鈴薯播種面積占全國的78.58%、甘蔗播種面積占全國的62.78%、油菜籽播種面積占全國的57.53%、蔬菜播種面積占全國的37.29%。然而，丘陵山區(qū)的農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平明顯滯后于平原地區(qū)。丘陵山區(qū)省份的農(nóng)作物耕種收綜合機(jī)械化率僅為53.5%，比全國平均水平低約20個百分點。丘陵地區(qū)地形復(fù)雜、地塊分散且多為坡地，這給農(nóng)業(yè)機(jī)械化帶來了巨大挑戰(zhàn)。丘陵地區(qū)農(nóng)田作業(yè)場景多樣，主要包括梯田、果園、茶園和陡坡田地等（圖1）。與平原地區(qū)相比，丘陵地區(qū)不僅需要適應(yīng)小地塊作業(yè)的農(nóng)機(jī)裝備，還需要應(yīng)對多樣化的農(nóng)作物種植和復(fù)雜的農(nóng)藝流程。

我國丘陵地區(qū)地形復(fù)雜，其中2/3為坡地，這對農(nóng)機(jī)的爬坡、越障及操控性能提出了較高要求。丘陵地區(qū)的農(nóng)作物種植多樣性和田間管理復(fù)雜性，使得常規(guī)大田農(nóng)業(yè)機(jī)械難以適應(yīng)。而現(xiàn)有的丘陵農(nóng)機(jī)大多由平原農(nóng)機(jī)改造而來，相對于丘陵農(nóng)機(jī)，國內(nèi)外在平原農(nóng)機(jī)自動化、智能化領(lǐng)域已經(jīng)取得了顯著的技術(shù)進(jìn)展。歐美國家的農(nóng)業(yè)機(jī)械公司，通過大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)和自動化技術(shù)，開發(fā)了具備自動駕駛、數(shù)據(jù)監(jiān)測、作物健康診斷等功能的智能農(nóng)機(jī)。例如，美國John Deere公司推出的8R拖拉機(jī)具備無人自動駕駛能力，配備傳感器、視覺系統(tǒng)和超快圖形處理器（GPU），可實現(xiàn)自動作業(yè)和轉(zhuǎn)彎，顯著提升了作業(yè)效率。國內(nèi)農(nóng)機(jī)企業(yè)也通過引入傳感器、衛(wèi)星定位、無人駕駛等技術(shù)，提升了農(nóng)機(jī)的作業(yè)效率和精度。例如，東方紅無人駕駛拖拉機(jī)可自動完成玉米播種、水田耕整地和中草藥種植作業(yè)，還能集群作業(yè)，幫助農(nóng)民解放雙手。此外，多功能一體化農(nóng)機(jī)逐漸普及，如中國一拖集團(tuán)推出的多功能拖拉機(jī)，可通過更換附加設(shè)備完成播種、施肥、收割等不同作業(yè)。然而，盡管平原農(nóng)機(jī)在技術(shù)上取得了突破，但其主要面向大規(guī)模、集約化生產(chǎn)，自動化程度高但體型較大、重心較高，難以適應(yīng)丘陵地區(qū)復(fù)雜多樣的地形。丘陵地區(qū)包括山地、丘陵、溝壑等，要求農(nóng)機(jī)具備更強(qiáng)的適應(yīng)性和靈活性，大型拖拉機(jī)在丘陵坡面作業(yè)時尺寸大、轉(zhuǎn)彎半徑受限、可操作性差、穩(wěn)定性不足、翻傾風(fēng)險高，丘陵農(nóng)機(jī)的智能化與機(jī)械化研發(fā)迫在眉睫。

我國對丘陵山區(qū)農(nóng)機(jī)裝備研發(fā)給予了高度重視。2023年，出臺相關(guān)政策支持研發(fā)丘陵山區(qū)適用的小型機(jī)械和園藝機(jī)械。2024年，提出強(qiáng)化糧食生產(chǎn)裝備支撐，要推進(jìn)丘陵山區(qū)農(nóng)機(jī)裝備研發(fā)應(yīng)用；將栽培、品種、植保、農(nóng)機(jī)等領(lǐng)域?qū)＜乙煌{入國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系和農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)作物生產(chǎn)全程機(jī)械化專家指導(dǎo)組，推動多學(xué)科協(xié)同攻關(guān)、協(xié)作推廣，促進(jìn)先進(jìn)適用裝備和技術(shù)落地；實施農(nóng)機(jī)裝備補短板行動，加快丘陵山區(qū)適用小型機(jī)械等農(nóng)機(jī)裝備和關(guān)鍵核心零部件研發(fā)應(yīng)用。這些舉措為丘陵農(nóng)機(jī)的發(fā)展提供了有力保障，推動新一代信息技術(shù)與農(nóng)業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈的深度融合與應(yīng)用，加快推進(jìn)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，支撐保障國家糧食安全。

丘陵山區(qū)農(nóng)機(jī)裝備的研發(fā)與推廣是農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程和農(nóng)民福祉的關(guān)鍵。隨著技術(shù)的快速發(fā)展，機(jī)器人在丘陵農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢，特別是在降低人工勞力投入和提高生產(chǎn)效能方面。在國家政策的支持下，加速丘陵山區(qū)農(nóng)機(jī)裝備的創(chuàng)新研發(fā)與廣泛應(yīng)用，將為丘陵山區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展注入強(qiáng)勁動力，為鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的實施提供堅實支撐，推動我國農(nóng)業(yè)邁向高質(zhì)量發(fā)展的新征程。

丘陵山區(qū)農(nóng)業(yè)機(jī)械化面臨的挑戰(zhàn)

丘陵山區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)呈現(xiàn)出獨特的地域特征，這些特征給農(nóng)機(jī)的通行和作業(yè)帶來了諸多困難。針對這些困難，目前我國丘陵山區(qū)的農(nóng)業(yè)機(jī)械化主要面臨以下5個方面的挑戰(zhàn)。

地形復(fù)雜。丘陵山區(qū)地形起伏多變，坡度普遍較大，耕地呈現(xiàn)出“狹、小、散、陡”的特點，不適合進(jìn)行高成本的機(jī)械改造，限制了大型農(nóng)機(jī)的使用，需要研發(fā)適合小地塊作業(yè)的小型農(nóng)機(jī)。

專用農(nóng)機(jī)匱乏。在我國，針對丘陵地形的農(nóng)機(jī)適應(yīng)性不足，且專用農(nóng)機(jī)較為匱乏。現(xiàn)有丘陵農(nóng)機(jī)產(chǎn)品多基于平原農(nóng)機(jī)產(chǎn)品改造而成，在作業(yè)過程中受環(huán)境條件制約、作業(yè)效率差，機(jī)械化優(yōu)勢無法充分發(fā)揮，缺乏輕便、簡易作業(yè)的專用農(nóng)機(jī)。

技術(shù)性能待提升。與先進(jìn)國家相比，我國的丘陵農(nóng)機(jī)研發(fā)與應(yīng)用起步較晚、產(chǎn)品的綜合性能不高，特別是針對丘陵山地的輕量、高效、高穩(wěn)定性的機(jī)械相對匱乏，發(fā)動機(jī)高功率低排放設(shè)計制造技術(shù)、刀具抗損降耗優(yōu)化設(shè)計技術(shù)、車架輕量化設(shè)計技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)仍有待進(jìn)一步攻克。

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)特征制約。在丘陵山區(qū)，種植結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出復(fù)雜態(tài)勢，農(nóng)作物品種豐富多樣，農(nóng)藝流程繁雜瑣碎，這使得對農(nóng)業(yè)機(jī)械化技術(shù)裝備的需求也趨于多樣化。西南地區(qū)通常采用糧食作物與經(jīng)濟(jì)作物間作種植模式。作為馬鈴薯主產(chǎn)區(qū)，西南地區(qū)占全國馬鈴薯種植面積的40.6%，但目前西南丘陵地區(qū)馬鈴薯綜合機(jī)械化率不足30%，機(jī)播、機(jī)收率還在個位數(shù)。

農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝不協(xié)調(diào)。丘陵地區(qū)的農(nóng)藝要求與傳統(tǒng)農(nóng)機(jī)作業(yè)不匹配，尤其是在爬坡、越障、作業(yè)智能化等方面，農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝之間缺乏有效協(xié)同，影響了農(nóng)機(jī)的推廣和應(yīng)用。

丘陵山區(qū)農(nóng)業(yè)機(jī)械化創(chuàng)新解決策略

近年來，人工智能（AI）與具身智能技術(shù)等智能化技術(shù)的不斷進(jìn)步，為丘陵地區(qū)農(nóng)業(yè)機(jī)械化提供了創(chuàng)新性的解決思路。特別是機(jī)器人技術(shù)，其在復(fù)雜地形適應(yīng)性、精準(zhǔn)作業(yè)能力和多樣化任務(wù)執(zhí)行方面的獨特優(yōu)勢，使其成為丘陵農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的關(guān)鍵推動力。這些新興技術(shù)的引入，能夠在以下5個方面促進(jìn)丘陵農(nóng)機(jī)的智能化、自動化與高效化，降低人工投入，減少生產(chǎn)成本，推動農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式的根本變革。

提高丘陵農(nóng)機(jī)復(fù)雜地形作業(yè)能力。在坡度較大的區(qū)域，AI技術(shù)通過深度學(xué)習(xí)和計算機(jī)視覺技術(shù)，能夠?qū)崟r分析地形、作物信息以及障礙物，自動規(guī)劃出適應(yīng)性強(qiáng)的作業(yè)路徑，動態(tài)調(diào)節(jié)農(nóng)機(jī)的行駛速度和作業(yè)深度，確保機(jī)械作業(yè)的平穩(wěn)進(jìn)行，從而解決丘陵地區(qū)高坡地作業(yè)的難題，顯著提高農(nóng)機(jī)在復(fù)雜地形下的作業(yè)能力。為進(jìn)一步提高農(nóng)機(jī)在丘陵地區(qū)的地形適應(yīng)性，可以采用輪足式設(shè)計。輪足式機(jī)器人結(jié)合了輪式和足式的特點，能夠在不平坦的地面上保持穩(wěn)定，輕松越過小障礙物。這種設(shè)計可以在保持較高移動速度的同時，提供類似足式機(jī)器人的機(jī)動越障性能。

提高小地塊作業(yè)效率。丘陵地區(qū)地塊小且分散，傳統(tǒng)大型農(nóng)機(jī)難以進(jìn)入，而現(xiàn)有小型農(nóng)機(jī)智能化不足、人力需求高。具身智能技術(shù)通過提升農(nóng)機(jī)的靈活性和精確控制能力，實現(xiàn)狹窄地塊內(nèi)的精確路徑規(guī)劃和作業(yè)控制。農(nóng)機(jī)可在小地塊間自由移動，利用障礙物檢測和空間感知能力避免碰撞和失誤，從而提高作業(yè)效率，減少能源和時間浪費。

促進(jìn)農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝的融合。AI技術(shù)通過深度學(xué)習(xí)不同作物的農(nóng)藝要求，實現(xiàn)作業(yè)模式與農(nóng)藝需求的精準(zhǔn)匹配。根據(jù)作物生長階段、氣候變化和土地狀況，動態(tài)調(diào)整作業(yè)參數(shù)，確保作業(yè)與農(nóng)藝要求高度契合。這種融合不僅優(yōu)化了作業(yè)過程，還提升了丘陵地區(qū)農(nóng)業(yè)的整體效率。

提升農(nóng)機(jī)對丘陵地區(qū)特殊環(huán)境變化的適應(yīng)能力。具身智能技術(shù)通過集成多種傳感器（如激光雷達(dá)、紅外傳感器、溫濕度傳感器等），可以實時感知環(huán)境的變化并進(jìn)行動態(tài)調(diào)整。例如，當(dāng)土壤濕度較高時，系統(tǒng)會調(diào)整耕作深度，以避免土壤過度壓實。這種實時感知和智能適應(yīng)能力顯著提高了農(nóng)機(jī)在丘陵特殊環(huán)境下的穩(wěn)定性和適應(yīng)性。

實現(xiàn)空地協(xié)同與資源優(yōu)化。丘陵地區(qū)田地零散，單臺農(nóng)機(jī)作業(yè)效率低且易浪費資源。通過無人機(jī)與地面農(nóng)機(jī)的協(xié)同作業(yè)，實現(xiàn)對丘陵農(nóng)田的高效管理和精準(zhǔn)作業(yè)。無人機(jī)可以快速獲取農(nóng)田的地形、作物生長狀況等信息，并將數(shù)據(jù)實時傳輸給地面農(nóng)機(jī)，使其能夠根據(jù)地形和作物需求進(jìn)行精準(zhǔn)作業(yè)。這種協(xié)同模式不僅提高了作業(yè)效率，還減少了因地形復(fù)雜導(dǎo)致的作業(yè)風(fēng)險，為丘陵地區(qū)的農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化提供了新的解決方案。

現(xiàn)有丘陵農(nóng)機(jī)主要進(jìn)展

國外丘陵農(nóng)機(jī)現(xiàn)狀與進(jìn)展

國外在丘陵農(nóng)業(yè)機(jī)械的研發(fā)方面，尤其是在高坡度、高濕度等復(fù)雜環(huán)境下的機(jī)械應(yīng)用上，已取得顯著進(jìn)展。美國、德國、日本和意大利等農(nóng)業(yè)技術(shù)領(lǐng)先國家的相關(guān)企業(yè)，推出了適合丘陵地區(qū)的高性能農(nóng)業(yè)機(jī)械，這些機(jī)械普遍具備較高的智能化水平和全地形適應(yīng)能力。其收獲機(jī)器人和任務(wù)通用型拖拉機(jī)等作業(yè)農(nóng)機(jī)都針對丘陵地形配備了專門的調(diào)平系統(tǒng)并設(shè)計了特殊的底盤結(jié)構(gòu)。例如，美國AGCO Corporation公司的M410 LC-Hillside聯(lián)合收割機(jī)（圖2a）配備了橫向調(diào)平系統(tǒng)，其橫向找平率高達(dá)20%，并可在歐洲山坡上很好地作業(yè)；John Deere 5075GL Specialty拖拉機(jī)（圖2b）采用了低矮設(shè)計，高度和寬度約1.22 m，最小離地間隙約227 mm，其動力強(qiáng)勁，可適應(yīng)狹窄空間和斜坡作業(yè)；CNH Steyr plus系列拖拉機(jī)（圖2c）最高可達(dá)120馬力，配備適合丘陵作業(yè)的新型前軸安裝前鉸鏈和S-Tech自動導(dǎo)航，可自動轉(zhuǎn)向。德國Fendt公司的5275 C SL聯(lián)合收割機(jī)（圖2d）專為極端斜坡設(shè)計，其液壓調(diào)平系統(tǒng)支持38%水平補償，在垂直上坡時補償高達(dá)35%，在垂直下坡時達(dá)8%；與此同時，該公司還推出了專門為復(fù)雜環(huán)境（如山區(qū)）設(shè)計的Fendt 200 Vario拖拉機(jī)（圖2e），確保安全高效作業(yè)。日本久保田4LZ-5D8(G4)(CX108Q)全喂入履帶式收割機(jī)（圖2f）具有最小300 mm離地間隙，最高行駛速度達(dá)2.7 m/s；其設(shè)計適合丘陵山區(qū)的田間作業(yè)，田間移動便捷，能夠適應(yīng)大小田塊的收割需求，并在不規(guī)則田塊中靈活作業(yè)。意大利Antonio Carraro公司的MACH 4R全履帶拖拉機(jī)（圖2g）專為極端條件設(shè)計，適用于陡坡、邊坡及崎嶇地形，可搭載不同機(jī)具完成噴藥、除草、裝運等功能。這些農(nóng)機(jī)的推出為全球丘陵農(nóng)業(yè)機(jī)械化提供了寶貴的經(jīng)驗和借鑒。

國內(nèi)丘陵農(nóng)機(jī)現(xiàn)狀與進(jìn)展

近年來，我國丘陵農(nóng)機(jī)在技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)品創(chuàng)新上取得進(jìn)展，部分企業(yè)和高校推出了適合丘陵作業(yè)的微耕機(jī)、小型拖拉機(jī)、田園管理機(jī)等。例如：中聯(lián)重科谷王PL70履帶式收割機(jī)（圖3a）具有大馬力、高離地間隙（最小離地間隙550 mm），配備加長履帶，以適應(yīng)復(fù)雜地形；重慶鑫源1GZL-130A鑫源獵豹自走式履帶旋耕機(jī)（圖3b）機(jī)身緊湊，通過性、穩(wěn)定性、爬坡能力強(qiáng)，適合狹窄及不平坦田地；重慶威馬WMG15履帶旋耕機(jī)（圖3c）使用接地壓力小的高花紋三角履帶，可以單邊制動實現(xiàn)原地掉頭，適用于狹窄和不平坦田地；濰柴雷沃M1002-3C拖拉機(jī)（圖3d）一體式的三角履帶和高離地間隙有助于減少在丘陵復(fù)雜地形翻車的風(fēng)險，其最新推出的F3000拖拉機(jī)轉(zhuǎn)彎半徑小，憑借折腰+扭腰結(jié)構(gòu)及其自適應(yīng)調(diào)控技術(shù)可以適應(yīng)25°坡度地形；東方紅MH804M丘陵山地拖拉機(jī)（圖3e）低矮的設(shè)計、強(qiáng)勁的動力系統(tǒng)，使其適合狹窄空間和斜坡作業(yè)；江蘇沃得4CLY-100油茶果采收機(jī)（圖3f）低重心、盤式制動和高可見性的特點，確保陡坡穩(wěn)定性和安全性。

這些農(nóng)機(jī)體積小、重量輕、操作靈活，能夠在丘陵小塊農(nóng)田中進(jìn)行耕作、播種和施肥。與國外產(chǎn)品相比，我國丘陵農(nóng)機(jī)在價格上具有一定的優(yōu)勢，更適合國內(nèi)丘陵地區(qū)農(nóng)民的經(jīng)濟(jì)承受能力。然而，在技術(shù)性能和智能化程度上，與國外先進(jìn)水平仍存在差距。

智能技術(shù)賦能丘陵農(nóng)機(jī)智能化應(yīng)用

隨著科技的快速發(fā)展，丘陵農(nóng)業(yè)正經(jīng)歷一場由智能技術(shù)驅(qū)動的轉(zhuǎn)型。這些技術(shù)有效應(yīng)對了丘陵地區(qū)農(nóng)業(yè)面臨的多重挑戰(zhàn)，包括地形復(fù)雜性、農(nóng)機(jī)設(shè)備不足、性能限制、種植結(jié)構(gòu)多樣化，以及農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝的不協(xié)調(diào)。本節(jié)概述智能導(dǎo)航、感知算法和農(nóng)業(yè)信息模型（AIM）等關(guān)鍵智能化技術(shù)的最新進(jìn)展，并探討智能化技術(shù)在丘陵農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用前景與發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵智能化技術(shù)進(jìn)展

智能導(dǎo)航。智能導(dǎo)航技術(shù)對于丘陵地區(qū)農(nóng)業(yè)機(jī)械化作業(yè)至關(guān)重要。傳統(tǒng)GPS導(dǎo)航系統(tǒng)在復(fù)雜地形中難以提供精確定位，而現(xiàn)代智能導(dǎo)航系統(tǒng)通過融合激光雷達(dá)、視覺傳感器和IMU等多傳感器數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了高精度動態(tài)導(dǎo)航。例如，基于SLAM算法的導(dǎo)航系統(tǒng)能夠在無GPS信號的環(huán)境中，依靠地形和環(huán)境狀態(tài)進(jìn)行自主定位與路徑規(guī)劃。苗帶導(dǎo)航技術(shù)利用機(jī)器視覺、激光雷達(dá)和深度學(xué)習(xí)算法精準(zhǔn)識別作物行間帶，實時調(diào)整作業(yè)策略，確保農(nóng)機(jī)沿苗帶精確行駛，避免作物損害。這些技術(shù)的融合不僅提升了農(nóng)機(jī)在丘陵地區(qū)的作業(yè)效能，而且為農(nóng)業(yè)智能化、自動化發(fā)展奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。

感知算法。丘陵地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的復(fù)雜性主要源于作物種類的多樣性和農(nóng)藝要求的差異。深度學(xué)習(xí)和計算機(jī)視覺技術(shù)的快速發(fā)展推動了作物識別算法的進(jìn)步。這些算法通過圖像識別與分析，可實時判斷作物的生長階段、病蟲害狀況及生長環(huán)境，為農(nóng)機(jī)作業(yè)提供精準(zhǔn)指導(dǎo)。例如，基于YOLO架構(gòu)的交叉尺度和照明不變檢測模型（CSIM）解決了農(nóng)業(yè)田地因大尺度變形和光照變化導(dǎo)致的魯棒性問題，實現(xiàn)了檢測速度與精度的平衡，滿足復(fù)雜農(nóng)田環(huán)境的需求。此外，機(jī)器視覺與深度學(xué)習(xí)算法的融合顯著提升了農(nóng)機(jī)的識別精度，通過海量圖像數(shù)據(jù)的訓(xùn)練，農(nóng)機(jī)可快速區(qū)分不同作物和雜草的葉片形狀與顏色，為精準(zhǔn)施肥和除草提供科學(xué)依據(jù)。

農(nóng)業(yè)信息模型（AIM）。農(nóng)業(yè)信息模型（AIM）的概念與方法源于歐盟H2020 DEMETER項目，其核心在于整合農(nóng)事生產(chǎn)數(shù)據(jù)與公開數(shù)據(jù)（如氣象、遙感、土壤數(shù)據(jù)等），以最大化發(fā)揮知識價值并轉(zhuǎn)化為有效決策。然而，農(nóng)業(yè)領(lǐng)域信息模型的發(fā)展相對工業(yè)界較為滯后。建筑信息模型（BIM）在建筑等行業(yè)中已展現(xiàn)出模擬預(yù)測和優(yōu)化生產(chǎn)流程的作用，英國索爾福德大學(xué)和葡萄牙IN+技術(shù)與政策研究創(chuàng)新中心嘗試將BIM技術(shù)引入農(nóng)業(yè)，開展基于仿真的決策工作流，應(yīng)用于城市一體化農(nóng)業(yè)。此外，韓國江源大學(xué)和荷蘭瓦赫寧根大學(xué)等機(jī)構(gòu)引入數(shù)字孿生技術(shù)，研究農(nóng)業(yè)場景的三維建模和物理虛擬空間的數(shù)據(jù)交互，為智慧農(nóng)業(yè)提供高效管理與規(guī)劃手段。AIM整合了農(nóng)事生產(chǎn)數(shù)據(jù)與公開數(shù)據(jù)，如氣象、遙感、土壤數(shù)據(jù)等，以最大化發(fā)揮知識價值并轉(zhuǎn)化為有效決策。AIM作為一種集成化的智能系統(tǒng)，通過融合環(huán)境感知、數(shù)據(jù)分析和決策支持等技術(shù)，為丘陵農(nóng)業(yè)提供了精準(zhǔn)作業(yè)的解決方案。AIM的核心功能包括環(huán)境感知模塊、數(shù)據(jù)分析引擎和決策支持系統(tǒng)，能夠?qū)崟r收集農(nóng)田環(huán)境數(shù)據(jù)，處理數(shù)據(jù)，識別模式和趨勢，并為農(nóng)機(jī)作業(yè)提供優(yōu)化的決策支持。隨著人工智能技術(shù)的不斷進(jìn)步，AIM在丘陵地區(qū)農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用將越來越廣泛，尤其在無人機(jī)與機(jī)器人輔助農(nóng)業(yè)、可視化平臺構(gòu)建和智能化農(nóng)業(yè)管理等領(lǐng)域。

智能化技術(shù)在丘陵農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用前景與發(fā)展趨勢

在農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化和鄉(xiāng)村振興的進(jìn)程中，智能化新技術(shù)扮演著至關(guān)重要的角色。這些技術(shù)，如人形機(jī)器人和具身智能技術(shù)，為丘陵農(nóng)業(yè)的現(xiàn)代化提供了切實可行的解決方案。它們不僅能夠適應(yīng)丘陵地區(qū)的復(fù)雜地形，還能執(zhí)行多樣化的農(nóng)事任務(wù)，從而顯著提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的靈活性和效率。例如，Q系列人形機(jī)器人系統(tǒng)突破了仿生高動態(tài)、多地形適應(yīng)、一體化關(guān)節(jié)、高爆發(fā)運動等核心技術(shù)，在黑燈工廠、家庭服務(wù)等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)應(yīng)用。此外，具身智能技術(shù)通過自主研發(fā)的千億參數(shù)全模態(tài)大模型“紫東太初”，實現(xiàn)了快速定制化設(shè)計和制作各種機(jī)器人軟硬件系統(tǒng)，這不僅推動了農(nóng)業(yè)、工業(yè)、水利等實體經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的發(fā)展，也為丘陵農(nóng)業(yè)的智能化提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持。同時，“軟補硬技術(shù)”通過提出高維“環(huán)境吸引域”方法，利用軟件算法優(yōu)化硬件性能，為低成本、國產(chǎn)化零部件的機(jī)器人在高精度作業(yè)中的應(yīng)用提供了關(guān)鍵技術(shù)支持，該技術(shù)已在我國多領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)推廣，并榮獲國家自然科學(xué)獎二等獎。

這些技術(shù)的不斷發(fā)展與應(yīng)用，將推動丘陵農(nóng)機(jī)智能化的進(jìn)一步發(fā)展。隨著數(shù)據(jù)驅(qū)動技術(shù)、模型算法和計算能力的提升，丘陵農(nóng)機(jī)智能化將在無人機(jī)與機(jī)器人輔助農(nóng)業(yè)、可視化平臺構(gòu)建和智能化農(nóng)業(yè)管理等領(lǐng)域發(fā)揮更加多元化的作用，進(jìn)一步提升農(nóng)業(yè)產(chǎn)出效率和生態(tài)可持續(xù)性，為全球農(nóng)業(yè)數(shù)字化發(fā)展提供寶貴的經(jīng)驗和借鑒。智能化技術(shù)的應(yīng)用將使丘陵農(nóng)機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)更高效、更精準(zhǔn)的生產(chǎn)，從而推動農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化和鄉(xiāng)村振興的進(jìn)程。在全球氣候變化的背景下，這些技術(shù)還能幫助農(nóng)業(yè)系統(tǒng)更好地適應(yīng)環(huán)境變化，為制定應(yīng)對策略提供科學(xué)依據(jù)，助力農(nóng)業(yè)抵御氣候變化挑戰(zhàn)。通過這些技術(shù)的進(jìn)步和應(yīng)用，丘陵農(nóng)業(yè)將能夠?qū)崿F(xiàn)更高效、更精準(zhǔn)的生產(chǎn)，為農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供強(qiáng)有力的支持。

未來，丘陵農(nóng)機(jī)智能化的發(fā)展將聚焦于提升農(nóng)機(jī)的高效化和低成本。通過算法優(yōu)化、系統(tǒng)適應(yīng)性提升以及多機(jī)空地協(xié)同作業(yè)等技術(shù)，智能化技術(shù)正推動農(nóng)機(jī)在體積、功能與智能化水平上的全面優(yōu)化。這些技術(shù)的應(yīng)用，特別是集成先進(jìn)的傳感器、控制器和人工智能算法，使得小型農(nóng)機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)精準(zhǔn)作業(yè)，減少能源消耗和維護(hù)成本，從而提高資源利用效率。例如，智能傳感器能夠?qū)崟r監(jiān)測土壤和作物狀態(tài)，指導(dǎo)農(nóng)機(jī)進(jìn)行精準(zhǔn)施肥和灌溉，而基于AI的故障診斷系統(tǒng)則能提前預(yù)測設(shè)備故障，降低維修成本。這些智能化改進(jìn)不僅提升了農(nóng)機(jī)的性能，還使其更加經(jīng)濟(jì)實惠，適合丘陵地區(qū)的小規(guī)模農(nóng)場和農(nóng)戶使用。

未來建議

建議從3個方面入手，推動丘陵智慧農(nóng)機(jī)的智能化發(fā)展。

實施農(nóng)田宜機(jī)化改造并融合智能化技術(shù)。通過土地平整和坡改梯等措施提升農(nóng)機(jī)作業(yè)條件；同時，研發(fā)人工智能和具身智能技術(shù)以適應(yīng)復(fù)雜農(nóng)業(yè)環(huán)境，實現(xiàn)精準(zhǔn)作業(yè)和資源優(yōu)化。

研發(fā)推廣小型智能化農(nóng)機(jī)。集成先進(jìn)傳感器和AI算法，降低能源消耗和維護(hù)成本，并通過AI故障診斷系統(tǒng)提高農(nóng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)性和適用性，滿足小規(guī)模農(nóng)場和農(nóng)戶的需求。

加強(qiáng)人才培養(yǎng)和應(yīng)用驅(qū)動的高技術(shù)研發(fā)。通過教育與培訓(xùn)培養(yǎng)專業(yè)人才，同時以應(yīng)用為目標(biāo)，形成可復(fù)制、可推廣的智能化解決方案，支撐丘陵地區(qū)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化和鄉(xiāng)村振興。

（作者：喬紅、呂彥鋒、鄭恩昊，中國科學(xué)院自動化研究所；編審：楊柳春；《中國科學(xué)院院刊》供稿）