自主機(jī)器人目前是精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中最熱門的趨勢之一。這些機(jī)器人配備了各種先進(jìn)技術(shù)和傳感器。由于農(nóng)業(yè)的目標(biāo)是以最小的努力獲得最佳結(jié)果，建議農(nóng)民在購買機(jī)器人之前考慮機(jī)器人的功能和自主性水平，而不是只關(guān)注華麗的燈光、顏色和對基本操作沒有任何增值的功能選項。

要使機(jī)器人真正實(shí)現(xiàn)自主，它必須解決三個基本問題：它當(dāng)前的位置在哪里？它要去哪里？它如何到達(dá)目的地？

為了回答上述三個基本問題，機(jī)器人需要接收或執(zhí)行以下輸入和輸出：

1. 環(huán)境模型：在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，機(jī)器人所處的環(huán)境相對簡單，變量不多，但隨著季節(jié)變化迅速（作物生長、土壤準(zhǔn)備、灌溉設(shè)備位置變化等）。在這種情況下，機(jī)器人會得到環(huán)境模型的輸入，或者至少是大部分模型（例如，加載包含邊界、障礙物和其他要素的形狀文件）。然而，機(jī)器人仍然需要通過傳感器和算法（至少部分地）感知和分析環(huán)境。

2.確定自身在環(huán)境中的位置和狀態(tài)，這需要借助傳感器收集的數(shù)據(jù)和算法的支持。

3.使用其配備的驅(qū)動設(shè)備安全而有效地規(guī)劃和執(zhí)行指定任務(wù)。

現(xiàn)在讓我們討論一下機(jī)器人可以使用哪些傳感器來感知和分析環(huán)境，以及這些傳感器的功能。

1.激光掃描儀或LiDAR（光學(xué)雷達(dá)測距）提供準(zhǔn)確實(shí)時的環(huán)境感知和制圖。它幫助機(jī)器人導(dǎo)航、避開障礙物，并理解周圍環(huán)境?？梢詫⑵湟暈槔走_(dá)技術(shù)，但使用光（或激光）波而不是無線電。主要區(qū)別在于一些先進(jìn)的LiDAR系統(tǒng)可以測量反射光的角度，從而創(chuàng)建出詳細(xì)的環(huán)境三維地圖。

2.全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GNSS，或稱為GPS）在幫助機(jī)器人導(dǎo)航環(huán)境方面起著重要作用，提供精確的定位信息。這些信息為機(jī)器人提供了確切的位置信息，并確認(rèn)它是否朝著正確的方向或路徑前進(jìn)。在需要多個機(jī)器人在同一區(qū)域協(xié)作的情況下，GPS用于協(xié)調(diào)它們的活動。需要注意的是，雖然GPS在戶外應(yīng)用中非常有價值，但在室內(nèi)（如溫室）應(yīng)用中可能受到限制或無法使用。

3.攝像頭是另一種為機(jī)器人提供有價值信息的傳感器，而且數(shù)量越多越好。數(shù)字?jǐn)z像頭通過從多個方向捕獲圖像和視頻來提供寬廣的視野。攝像頭在同時定位與地圖構(gòu)建（SLAM）算法中的應(yīng)用越來越多，使機(jī)器人能夠在構(gòu)建環(huán)境地圖的同時確定自身在該環(huán)境中的位置。需要注意的是，從攝像頭獲取數(shù)據(jù)的算法需要比普通計算需求更大的計算能力。

3.慣性測量單元（IMU）是測量和報告特定力量和角度運(yùn)動的傳感器。在農(nóng)業(yè)機(jī)器人中，它們提供了關(guān)鍵的運(yùn)動跟蹤、方向估計和控制信息。例如，速度可以使用這些傳感器進(jìn)行測量，還可以提供關(guān)于機(jī)器人橫滾、俯仰和偏航角度的寶貴信息。

除了這些，商業(yè)機(jī)器人中常見的其他傳感器主要用于安全或質(zhì)量方面，包括：

1.接近傳感器，使用紅外線或超聲波來檢測外來物體、動物或人員的存在或接近。

2.觸摸和壓力傳感器，例如力電阻式傳感器，允許機(jī)器人檢測與其他物體或表面的物理接觸。這些傳感器特別集成在農(nóng)業(yè)機(jī)器人的安全保護(hù)裝置中。

2.溫度和濕度傳感器在農(nóng)業(yè)機(jī)器人中的應(yīng)用越來越多，因?yàn)樵诓僮鬟^程中如果天氣條件發(fā)生變化，需要停止某些操作，以保持其質(zhì)量。

此外，我們還有許多常用的農(nóng)業(yè)傳感器，如流量傳感器、傾斜傳感器、編碼器、電位計或射頻識別（RFID）傳感器……