資料來源：工業技術研究院/彭彥嘉經理、吳崧毅副工程師
農業部臺中區農業改良場/張佳偉助理研究員

在科技日新月異的時代，農業這個與民生息息相關的產業正經歷著劇烈的變革。隨著人口高齡化、氣候變遷加劇以及人力短缺問題日益嚴重，農業自動化和智慧化已成為確保糧食安全和永續發展的關鍵。在這波變革中，農事作業機器人的角色極為重要，從最初的遙控操作演變至今日無人自走系統的開發，不僅反映科技的快速進步，更體現農業生產方式的深刻轉變。

過去，農民長時間在田間辛苦勞動，面對高強度而相對低效率的工作環境。隨著農業機械化的發展，中耕機、噴霧機、曳引機和聯合收穫機等農機具極大地提高生產效率，但仍需依賴駕駛員操作。近年來，自動化農業的概念普及，農事作業逐步朝著更精準、更智慧的方向邁進。現代農場經營者逐漸轉變為「農業工程師」，透過資料分析和遠端監控技術進行管理決策，使用智慧設備監測作物的生長狀況、土壤條件和氣候變化，實現更科學的農業管理。

工研院農工跨域合作計畫團隊開發之農事作業機器人，目前已先行導入應用於葡萄場域，進行噴霧機具開發。農機載具邁向無人化自走的過程中，感測器的發展成為關鍵因素，新型技術賦予傳統農機「眼睛」、「耳朵」與「大腦」等，使其能夠感知環境、進行即時判斷和操作。例如，GPS接收器結合即時動態測量（RTK）技術，可以實現公分級的精確定位，讓農機依循預定路線行駛；慣性測量單元（IMU）則提供了姿態和運動資訊，在地形複雜或GPS訊號不穩定的環境更顯重要。光達（LiDAR）技術讓農機具備了3D環境感知能力，可以繪製周圍場域立體地圖，特別是在果園或崎嶇地形中，有助於安全導航。先進的攝影系統，包括RGB和多光譜鏡頭的相機等，也大大增強視覺辨識能力，前者可識別障礙物，後者則能評估作物健康狀況和成熟度。超音波感測器相當於農機的「觸覺」，用於近距離偵測障礙物，可於控制系統中提供避障或停止的決策參考。

這些感測技術的整合應用，使無人自走農機成為可能，且不再只是簡單的田間機器，而是具備全方位感知能力的智慧化作業系統。在實際操作中，這些技術可以使農機具進行更為精確的農業作業，例如在噴藥時，可根據相機捕捉到的影像進行作物健康數據分析，結合土壤感測器的資訊，即時調整農業資材的用量和施用位置，大幅提高資源利用效率，減少浪費，並確保農作物的健康成長。

然而，要讓這些感測器的數據轉化為即時決策，需要強大的運算能力，此亦涉及邊緣運算技術的發展。邊緣運算可取代雲端傳輸，在農事現場將數據分析處理能力賦予農機本身，使其能夠迅速反應。例如，當感測器偵測到前方出現障礙物時，傳統的雲端運算傳輸可能因網路延遲而無法及時處理，而邊緣運算允許農機在毫秒內計算避障路徑，確保作業的安全性和連續性。在網路連線不穩定甚至缺乏的偏遠農村，邊緣運算的應用顯得至關重要。它使農機在無雲端支持的情況下也能高效運作，提升了可靠性和適應性，同時減少了對網路頻寬的需求。

農業自動化的發展雖然借鑒了工業領域的經驗，但面臨的挑戰卻更為複雜。相較於工業環境中的自動導引車（AGV）和自主移動機器人（AMR），農機需要應對戶外變幻莫測的環境，如崎嶇不平的地形、瞬息萬變的天氣，以及田間可能出現的各種障礙物，這要求它們具備更強的環境感知能力和適應性。雖然如此，農機自走系統仍可從工業自動化中汲取寶貴經驗，例如精確的路徑規劃、多機協調調度系統設計，以及更直觀的人機介面和模組化設計理念等。

未來的農機自走系統將朝著更智慧、更高效、更可靠的方向發展，這不僅代表了農業自動化的新里程碑，更預示著一場足以改變整個農業生產模式的技術革命。在不久的將來，我們將看到智慧農事作業機器人在田間自主作業的場景，為現代農業帶來前所未有的效率和精準度，提高農民的工作品質，並推動農業朝更永續、更環保的方向發展。這場革命不僅將徹底改變我們種植和收穫作物的方式，也將重新定義人類與土地的關係，為糧食安全和農業永續發展開創出新的可能。

▲研發團隊：工研院中分院

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