1.2 日本

1.2.1 发展现状

1980年以来，日本智能农机进入自动化发展阶段，该阶段主要是提高通用化和自动化程度，应用全球定位系统、卫星信息系统和计算机地理信息系统等，研究开发激光测量、计算机程控和电视传感等机械设备。1984年，日本把收割机改进为通用型，不仅可以收割水稻，还可以收割小麦、大豆和荞麦等，而且收割速度比1984年以前提高了30%；现在功率为120马力[1]的大型联合收割机作业效率可达0.7hm²/h。1985年，日本开始研究开发施肥播种机；1993年蔬菜机械问世，使蔬菜机械化水平达到世界领先水平。2002年，日本中央农业综合研究所开发的无人操作插秧机被推向市场。该插秧机使用全球定位系统，实际应用时只需确定田块四角位置之后便可自动工作。日本的京都大学开发的联合收割机机群管理系统可以使一个人操作多台联合收割机，联合收割机在无线电系统指挥下自动保持距离，各自按确定的联合收割机行走路线进行有序收割作业。一台联合收割机的价格约100万日元。日本北海道大学已经成功研制出无人驾驶拖拉机，从机库到田间耕作地点全程无人操作。目前，日本水稻的插秧和收割机械化程度各为99%；谷物干燥机械化程度为98%。水稻生产的机械化是大规模、高效率；过去比较落后的畜牧农场的机械化也在快速发展和改进中；蔬菜生产机械化程度已经很高，尤其是蔬菜的种植机械化。

1.2.2 发展趋势

日本的农业机械技术的开发特点是将现代科技的最新研究成果（如自动控制技术、新材料利用技术、节能技术、信息处理技术等）运用到农业机械的研制开发中，此外适合机械化作业的农作物栽培新技术也是开发的方向。

1．自动控制技术

日本在这方面的研究居世界先列，如蔬菜嫁接机器人、诱导式无人驾驶喷雾机等的成功研发，都是自动控制技术应用的结果。自动控制技术在工业制造方面也发挥了突出的作用，如工业用机器人的应用提高了生产效率。在农业机械领域，由于农作物本身的物理特性较复杂，如易损伤、不易处理、种类多等，致使自动控制技术在农业机械上的应用更具复杂性。例如，在除草作业和间苗作业时的作物和杂草的区别，在果实和蔬菜收获作业时的蔬菜、果实的成熟度判定等都需要机器本身做出判断。因此，农用机器人比一般产业用机器人要具有更多的功能，如能够自动地收集、处理作业环境及作业对象的情报并依此进行恰当的作业。

2．新材料利用技术

新技术的开发必然伴随着新材料的开发，新材料的出现又进一步带来新技术的革新。将新材料应用于农业机械领域，对农业机械性能的提高和新型机械的开发具有重要的作用。目前，新材料主要有优质陶瓷材料、高分子材料、金属材料和复合材料。日本在农业机械技术开发中很注重新材料的导入，利用陶瓷材料制造了发动机火花塞、冷却水温度传感器、半导体PTC热敏电阻等零件；利用高分子材料的轻量性、高强度性和耐腐蚀性等特点，制造了插秧机船体和秧箱、植保机械外罩和药箱等；利用新金属材料中的形状记忆合金，制造了温室自动开关装置等。在农业机械领域，新材料的应用对提高农业机械技术水平是必要的，但在使用新材料时，应搞清楚新材料作用于土壤、农作物、家畜、农产品和农业废弃物等作业对象时所表现出的具体特性，并把其作为恰当选用新材料的依据。

3．节能技术

与农业有关的节能对象有原动机、作业机、作业的综合化栽培系统及太阳能风力、水力的利用等。如果单独采用其中一个方面来实施节能技术，其节能效果和经济性不会太明显。因此，在日本，以节能技术普及为目标，注重整体节能效果提高的开发研究。日本农机企业通常选择几种代表作物，调查其从播种到上市整个作业过程中的实际能耗情况，确定能耗降低指标，并据此对各种农业机械进行改良，以及对施肥培植等作业体系进行合理化研究。

4．信息处理技术

掌握农业机械作业对象的物理特性，是农业机械改进开发的前提，只有将农作物特性与农业机械改进开发结合起来才有意义。为开发高性能、高技术的农业机械，日本改变传统的只注重机械本身技术研究的方式，加强了对农作物特性的信息收集处理技术的研究。将农业机械作业对象的力学、音响、振动、热、光、电磁波等特性作为机械改良的信息基础进行开发，并建立有关农作物特性的情报资料信息库。例如，在开发果实收割机器人时，对果实、叶等的颜色、形状、力学性质等特性进行研究和信息化处理。伴随着经营规模的扩大及农村劳动力的减少，日本积极开发使作业者易于判断控制的智能化农作物信息处理系统，如用机械进行施肥、除草、喷药时的农作物生育状态及土壤环境的信息处理技术等。