文｜低速无人驾驶编辑部
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【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
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。
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。
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。
（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。
