农药喷洒是农业中一项具有风险且非常重要的任务。许多农民使用手动农药喷洒装置，将喷药装置抗在肩上，对整个植物进行喷洒。正因如此，农药中有害的化学物质会扩散到空气中，并可能通过呼吸系统进入农民体内，甚至影响到他们的重要身体部位，致使较多农民失去生命。对于这个严重的问题，我们提出了在没有人类干预的情况下执行这项任务的最佳解决方案，即在农业中利用机器人系统进行农药喷洒作业。本文分析了自主式农药喷洒机器人的发展现状，主要分为四个类别：平台移动和转向、定位和导航控制、传感和目标检测以及机构布置与安排。本文还重点讨论了可用于未来提高农业中农药喷洒作业的有效方法，为了实现目标喷洒操作，设计了一种适用于平台运动的导航控制算法和一种有效的最短链路运动轨迹规划算法，其中轨迹规划算法覆盖了访问植物上所有目标害虫的最短距离。这项技术将有助于减少有毒农药的过量使用，从而最大限度减少农药的浪费，并控制其对人类和环境的恶劣影响。

　　图1 (a)手动喷洒农药、(b)自走式拖拉机喷雾器及(c)无人机喷雾器

　　图2 农药喷洒机器人系统类别框架

　　图3 机器人平台实例：(a)足式机器人、(b)机器人喷雾平台、(c)AgTracker平台、(d)Agrobot机器人、(e)喷洒机器人平台、(f)BoniRob机器人、(g)履带式机器人、(h)AgBoll平台、(i)多轴轮式机器人、(j)四轮驱动平台、(k)去人机平台以及(l)轨道平台

　　图4 采用等直径圆法标记葡萄

　　图5顶部：红铃虫攻击棉花叶和蒴果;底部：左侧为已吃掉和受损种子的情况，中间为带孔的外壳，右侧为红铃虫位置示意

　　图6叶子位置平均误差：(A)叶长和(B)叶宽

　　图7 机器人导航示意图

　　图8 机器人CAD架构

　　图9 农药喷洒机器人模型的工作流程图

　　图10 (a)带有害虫的彩色图像俯视图，(b)灰度图像，(c)检测到害虫的图像

　　图11 卷积神经网络基本结构

　　图12 (a-d)Python虫害检测结果

　　图13 (a)带有害虫的作物图像，(b)标记为圆圈的害虫检测区域，(c)在害虫图上检测害虫的位置

　　来源：Meshram A T, Vanalkar A V, Kalambe K B, et al. Pesticide spraying robot for precision agriculture: A categorical literature review and future trends[J]. Journal of Field Robotics. 2021.https://doi.org/10.1002/rob.22043

　　编辑：小王博士在努力