目前，日本已成为全球农业人口老龄化最为严重的地区。由于从农人力减少和农业就业人口高龄化趋势的发展，日本农业面临着劳动力不足的挑战，也使得平均经营的耕地面积持续扩大，需要通过技术革新突破每人作业面积的局限。其中无人化、智能化也成了助推日本农业种植效率的手段之一。

率先实现机械化普及

日本农业长期面临两大问题：人手短缺、高龄化，因此如何导入自动化，提高作业效率一直是生产现况重要须解决的问题之一。日本政府长期推动智慧农业，期望作为解决上述问题的重要途径。近些年日本智慧农业的推动着重于农机具、机器人、农业用助力服、无人机、信息通讯技术的应用，来协助农业智慧化的发展。

近日，日本官方公开九大智慧农业方面的应用案例，其中包括：

【稻作・旱作】结合遥测卫星影像与插秧机的“自动调整施肥系统”

【稻作・旱作】自动作业的无人曳引机

【稻作・旱作】搭载AI的无人机用于农药喷洒和施肥

【露地蔬菜】应用无人机航拍进行影像解析，远端了解作物生长状况

【露地蔬菜】使用全自动卷心菜采收机，大幅节省劳动力

【温室】应用AI学习农业专业技术，促进作物生长品质

【温室】应用AI预测收获量及采收时机，对人员进行最佳化配置

【温室】应用AI预测蔬菜病虫害，提高作物品质和产量

【温室】适用于中小型温室的低成本环境控制装置

其中，【稻作・旱作】扩大作业规模的无人曳引机案例，即洋马（YANMAR）农机和北海道大学共同开发无人曳引机，可通过无人操作的耕种整地和人工操作的施肥播种的协同作业模式，该项技术能够扩大个人工作面积，促进大规模农业经营的效率，最重要的是仅仅使用平板电脑就能轻松实现远程操作。  

早在上世纪50年代，日本政府就将农业机械化写入政策，在一些列政策和措施推动下，日本的农业机械保有量逐年上升，增长历程一直持续到90年代；90年代后，由于日本老龄化问题越发严重，过去粗放式的农业机械逐渐被精密化、多元化的机械所取代，比如过去农业机械只局限于粮食耕作领域，此后蔬菜种植也实现了机械化。嫁接有机器人、播种有自动移植机；此外还有静电除虫机，各类蔬菜收获采摘的机器等。从90年代到本世纪初期，日本的农业生产，从粮食到蔬菜领域，基本上实现了全程机械化。

21世纪以来，日本的农业机械研发就一直在朝着无人化的方向发展。

日本三大农机公司久保田、洋马和井关农机也在2018年开始发售无人农机，也因此在日本，2018年被称为“日本无人农机元年”。作为日本乃至全球的农业机械化和自动化领域的重要角色，这三家代表企业在推动农业现代化进程中也起到了关键作用。

久保田株式会社（Kubota Corporation）

久保田，全名久保田株式会社（Kubota Corporation），成立于1890年，是日本最大的农业机械制造商之一，在农业机械、小型建筑机械、小型柴油发动机、铸铁管等领域处于世界前列。2017年，久保田与东京光学机械和堪萨斯州大学联合研发了第一款无人驾驶农机“M7”系列。

随后在2018年前后相继推出了NW8SA型自动驾驶高速插秧机和WRH1200A型自动驾驶履带收割机。这两款农机都能够实现无人自动驾驶，可以自动规划作业路径、自动驾驶、自动作业等一系列智能化、自动化的农田作业。后依靠全球定位系统（GPS）技术，实现了有人监控下的可以无人自动驾驶作业的拖拉机和操作人员搭乘并可以自动驾驶作业的联合收割机，以及在直行时可以自动转向行驶的插秧机等的产品化。

现如今，久保田追求的智能农业系统将先进技术与信息通信技术（ICT）融合为一体，用数据实现农业的“可视化”，支持不依赖于经验和直觉的高效农业方式。

洋马株式会社（Yanmar Co., Ltd.）

日本洋马株式会社成立于1912年，1933年研制了世界上第一台商用小型柴油发动机，并实现了此类发动机的商品化。洋马一直不断地致力于开发世界上最先进的发动机尖端技术，持有数量众多的专利和知识产权。

早在2013年，洋马发布了概念拖拉机YT0，这标志着洋马开始对外展示其在无人驾驶农机领域的研发方向；2015年5月，洋马YT系列拖拉机量产上市，这款拖拉机配备了无人驾驶追踪系统，只需一人即可高效完成多人的工作。2018年10月，洋马无人驾驶拖拉机正式上市，分为自动驾驶和无人驾驶两种。洋马的无人驾驶技术也被用于其自家稻米播种机上。

今年2月，洋马推出零排放农业无人驾驶概念样机e-X1，e-X1可以前后安装旋耕机和割草机等多种机具，实现除草、除雪和耕作等任务。采用履带底盘，可确保在斜坡和不平的地形上稳定运行。该机器采用远程控制，保证了操作员在农业作业中的安全，后续考虑加入自动驾驶功能。

井关农机（Iseki & Co., Ltd.）

井关农机是日本的一家主要农机企业，也参与了无人驾驶农机的研发和推广。早在2017年就推出辅助直线插秧机“NP80Z”，通过GPS定位，为田间种植作业的高精度化、省力化做出贡献。

为解决日本农业日益严重的人手不足和提高工作效率，2018年12月，井关农机宣布发售了该公司首款机器人拖拉机，这款农机顶部装有GPS装置，能实现高精度作业，机身装有超声波传感器等，可感知障碍物并自动停止。此后2年，井关农机多款机器人拖拉机实现了商品化。

目前，井关农机产品主要有拖拉机、插秧机、收割机、微耕机、田园管理机、蔬菜移栽机和烘干机（碾米机、称重机、冷库）；其中拖拉机和插秧机产品，井关均推出了辅助驾驶机型和无人驾驶（有人监控）机型。如无人驾驶拖拉机TJV系列分为2个子系列：M1和R3，其中M1为人在车上监控，R3为人在田边监控。

为实现对农机的远程监控、作业控制和信息管理，洋马研究并开发了远程用户终端。同时，为进一步提高直播机信息的共享性与安全性，洋马还初步开发了基于多机数据存储的云管理平台。

从无人驾驶拖拉机的研发到智能化水稻直播机实验平台的建立，再到自主路径规划算法和远程用户终端与云管理平台的开发，洋马不断推动无人驾驶技术在农机领域的应用和发展。

2011年，日本井关农机株式会社和东风汽车集团公司合资组建“东风井关”，东风井关已经成功推出了多款无人驾驶农机产品，包括无人驾驶智能拖拉机、无人插秧机、无人收割机等，实现了耕、种、管、收全程智能化。

无人化农机推进遇阻

日本政府将无人农机自动化定为0到3个级别，目前的产品属于需要人工监控作业的2级水平。日本政府此前计划到2020年实现可远程监控、无需现场有人的无人驾驶。

久保田三级自动化和无人化路线图

但截至目前，日本农机企业们，如久保田实现的是第二级自动化产品——“在人工监控下实现自动化和无人操作”，并将第三级无人化目标“远程监控下的无人农业机械应用”定在2026年。其在2024年推出了全球首台智能联合收割机，实现水稻和小麦的无人自动收割，进一步在完善了其全系列无人操作农业机械。

为了推进当前阶段自动驾驶农机设备的普及，目前日本企业和政府也采取了相当多的措施：

（1）设置RTK基站提高定位精度

一般情况下，农机的定位信息使用全球定位系统(GPS)，通过天线接收来自人造卫星的信号。据悉，目前的误差在10厘米左右，不适合进行精准的农业作业。为了让自动驾驶的农机获得更准确的定位信息，日本久保田将推进“RTK（实时动态）基站”的建设。利用来自RTK基站的数据进行校正，将误差控制在3厘米左右。

通过基站接收位置信息的校正数据，将误差缩小至约3厘米。这将实现精细化操作，如拖拉机等设备的精确移动，从而增加收成并减少人力投入。

 在田间作业等情况下使用自动驾驶的农机时，如果作业位置偏离10厘米左右，就会直接导致产量减少。例如，利用拖拉机开垄播种蔬菜时，本应种植5行的区域可能因为偏差而只能种植4行，从而导致农地的收成减少约20%。

预计将在2024年内在日本全国完成约90座基站的设置，预计基本覆盖日本的主要农田。这一举措大幅提升自动驾驶农机的定位精度，确保精准的农作作业。

（2）差异化研发

如久保田，早在技术创新上就研发出了包括单轮控制技术及农机群组控制技术。传统的柴油发动机即使采用四轮驱动，也需要将动力分别传输到前轮和后轮，灵活性有所欠缺。而久保田在今年CES展示的最新款农机则为四个轮子分别配备了独立电机，在凹凸不平的地形中也能如履平地。并且通过群组控制，小型农机也可以在大片农田上协同作业。

此外相对于其他家产品用于大片麦田的数百马力大型农机的自主作业，久保田则专注于100马力以下的小型农机市场。这种适用于日本水稻种植的小型农机不仅在田地面积通常较小的亚洲更受青睐，而且还可以在欧美国家地形复杂的果园中应用。

（3）以租代售降低使用成本

自动驾驶农机通过GPS和传感器技术实现了高精度作业和障碍物探测，提高了作业效率和安全性，但你由此带来的高昂成本却成为了无人农机普及的主要障碍。

为此，日本政府和企业正在探索降低成本的方法，包括提供租赁服务和期待技术普及带来的成本下降。展望未来，日本计划进一步提升无人驾驶农机的自动化级别，并继续在全球智慧农业领域保持领先地位。

写在最后

回顾日本农业机械的发展脉络看，自动化的机械理念贯穿始终，如今无人化和智能化已成标配，更有利于老龄化时代的农耕作业。而且，日本农业农业机械多年来的发展，对我国也有很大的借鉴意义。我国虽然地域广大，但同样是山区面积多平原面积小，而且耕地分布极其不均衡。正因为如此，虽是农业大国，但时至今日还不是农业强国。

当前，我国无人农机主要是在中大型农场、示范区使用。伴随农村劳动力城镇化，合作社、合作农场的生产经营方式还会进一步扩大规模，呈现社会化服务趋势，从而带动无人农机规模商用。

总体来看，我国农业种植机械无人化、智能化程度还亟待提高，无人农机发展还有很大的提升空间，市场前景广阔。