Chociaż automatyzacja sprzętu rolniczego liczy sobie już sto lat, prawdziwe roboty rolnicze stały się opłacalne dopiero pod koniec XX wieku. Dopiero znaczący postęp w dziedzinie mocy obliczeniowej i systemów wizyjnych sprawił, że roboty stały się praktycznym rozwiązaniem wykorzystywanym w rolnictwie.
Jak sama nazwa wskazuje, roboty rolnicze są przeznaczone do różnych prac rolniczych. Zadaniem robotów jest zastępowanie ludzi w wykonywaniu powtarzalnych i wyczerpujących fizycznie obowiązków. Ponadto mogą być stosowane do wykonywania bardziej wyspecjalizowanych zadań rolniczych. Według BlueWeave Consulting światowy rynek robotyki rolniczej odnotuje ogromny wzrost w nadchodzących latach Szacuje się, że przed końcem tej dekady osiągnie on roczne przychody w wysokości 81 miliardów dolarów.
O rosnącej popularności robotów można przeczytać w naszym przewodniku po robotyce, w którym przyglądamy się zastosowaniom robotów oraz wyzwaniom związanym z ich wdrażaniem.
Dlaczego warto korzystać z robotów rolniczych?
Jak każda maszyna przemysłowa, roboty stosowane w rolnictwie umożliwiają usprawnienie pracy. Co za tym idzie, zwiększa to ogólną wydajność produkcji rolnej. Dodatkowe korzyści płynące z zastosowania robotów w gospodarstwach rolnych to m.in.:
- Roboty rolnicze rzadziej popełniają błędy i pracują szybciej niż ludzie.
- Roboty rolnicze wyposażone w czujniki do wykrywania chwastów i szkodników pozwalają zmniejszyć zużycie pestycydów, co przekłada się na korzyści ekologiczne. Opryski muszą być wykonywane tylko na obszarach dotkniętych szkodnikami, co sprawia, że uprawy nie wymagają nadmiernego stosowania chemikaliów.
- Podobnie jak inne roboty przemysłowe, roboty rolnicze mogą pracować przez całą dobę, a ich konserwacja wymaga minimalnych nakładów. Ogranicza to zależność od zasobów ludzkich i obniża ogólne koszty produkcji żywności.
- Niektóre roboty rolnicze wyposażone są w rozmaite chwytaki, zwiększające ich wszechstronność i umożliwiające wykonywanie wielu zadań. Pozwala to na szersze rozłożenie niezbędnych inwestycji.
- Automatyzacja gospodarstw rolnych zwiększa wydajność łańcuchów dostaw, zapewniając minimalne straty żywności i większą rentowność. To z kolei może prowadzić do obniżenia cen oferowanych konsumentom.
Choć roboty rolnicze mają wiele zalet, z technologicznego punktu widzenia nadal istnieje kilka kwestii, które należy rozwiązać, zanim ich zastosowanie stanie się powszechne. Te kwestie zostaną omówione później.
Zastosowania robotów i podzespołów rolniczych
Jakiego rodzaju zadania z zakresu rolnictwa mogą być wykonywane przez roboty? Oto kilka przykładów:
- Siew upraw. Tradycyjna metoda wysiewu nasion bywa mało efektywna, co może negatywnie wpływać na plony. Zamiast tego, system automatycznego wysiewu (wspomagany przez geomapowanie) zapewnia, że nasiona są umieszczane w odpowiednich miejscach i na odpowiedniej głębokości.
Na potrzeby pomiaru poziomu cieczy i ciał stałych zarówno w ogromnych silosach nasiennych, jak i niewielkich pojemnikach magazynowych, przydatne są pojemnościowe czujniki zbliżeniowe. Czujniki CA30 marki Carlo Gavazzi zostały zaprojektowane z myślą o dokładnym wykrywaniu suchego ziarna. Czujnik zapewnia stałe i dokładne wskazanie ilości nasion na jednostkę powierzchni. Dzięki temu możliwe jest precyzyjne dostosowanie dawki nawozów i herbicydów.
- Ogrodnictwo. Roboty rolnicze sprawdzają się również w ogrodnictwie, przy uprawie i dostarczaniu roślin doniczkowych. Jednym z wielu rozwiązań w tym zakresie jest zaprojektowane przez holenderską firmę WPS robotyczne ramię, wyposażone w liczne czujniki, które służy do zbierania i układania towarów.
- Nawadnianie i nawożenie. Precyzyjne systemy nawadniania wspierane przez automatyzację pozwalają znacznie ograniczyć zużycie wody. Roboty rolnicze, choć wciąż w fazie badań, okazały się niezwykle funkcjonalne w zakresie analizowania poszczególnych rzędów upraw i precyzyjnego spryskiwania ich nawozem lub wodą.
- Zbiory. Zbiór plonów to powtarzalny proces, z którym świetnie radzą sobie roboty. Korzystanie z robotów oznacza, że rolnicy nie muszą martwić się o zatrudnienie pracowników sezonowych, co w wielu krajach staje się coraz większym wyzwaniem. Trzeba jednak zauważyć, że zebrane plony należy traktować ostrożnie, aby zapobiec ich uszkodzeniu (w przeciwnym razie należy liczyć się ze zwiększonymi stratami). Jedną z firm specjalizujących się w zbiorze truskawek jest Harvest CROO. Produkowane przez nią roboty skanują owoce i określają stopień ich dojrzałości, a następnie zrywają je, nie powodując przy tym żadnych uszkodzeń. Aby zbiory były jeszcze łatwiejsze, Carlo Gavazzi proponuje pełną gamę części, od indukcyjnych czujników zbliżeniowych po pasywne czujniki magnetyczne (PA2PK).
- Pielenie. Usuwanie chwastów zawsze stanowi wyzwanie, biorąc pod uwagę rosnącą odporność roślin na pestycydy i zwiększone zainteresowanie konsumentów żywnością ekologiczną, w której użyto jedynie minimalnej ilości środków chemicznych. Na szczęście niektóre roboty rolnicze pozwalają rozwiązać ten problem. Platforma robotyczna Ted jest przystosowana do pracy w winnicach i pozwala rozróżniać rośliny uprawne od chwastów, a następnie mechanicznie usuwać te drugie. System jest łatwy w obsłudze i bardzo dokładny. Co najważniejsze, dzięki tej technologii gospodarstwa rolne mogą zrezygnować ze stosowania herbicydów.
- Monitorowanie stanu upraw. Za pomocą zaawansowanych dronów wyposażonych w kamery, czujniki oraz sztuczną inteligencję możliwe jest identyfikowanie chorób w uprawach. Pozwala to rolnikom na wczesną interwencję. Jednym z przykładów takiego rozwiązania są drony Equinox. Drony te zapewniają dostęp do zdjęć w czasie rzeczywistym w celu wczesnej oceny chorób w uprawach. W przypadku stwierdzenia szkód w uprawach dostarczają one również cennych informacji, które pomagają rolnikom podejmować środki zaradcze w przyszłości.
- Fenotypowanie. Fenotypowanie w rolnictwie to proces pomiarów i analizy właściwości roślin uprawnych, takich jak ich odporność, wzrost, wydajność i zdolność adaptacji. Proces ten pomaga w doskonaleniu badanych roślin pod kątem ich przyszłej hodowli. Robotyka w zakresie fenotypowania jest stosunkowo nową dziedziną, ale kilka systemów robotyki wykazało swoją skuteczność w pomiarze właściwości chemicznych i fizjologicznych różnych roślin w czasie. Belgijska firma WIWAM opracowała serię robotów do fenotypowania, które umożliwiają nieinwazyjne obrazowanie roślin.
Wyzwania związane z robotami rolniczymi
Chociaż powyższe rozwiązania wyglądają zachęcająco, nadal pozostaje kilka przeszkód do pokonania. Inteligentne metody rolnicze i wykorzystanie robotyki w pracach rolniczych zostały zakwestionowane przez naukowców z Monash University. Wyrazili oni obawy dotyczące szkód, takich jak zagęszczenie gleby, jakie mogą wyrządzić ciężkie roboty. Ponadto naukowcy obawiają się, że standaryzacja produktów może prowadzić do coraz większego uzależnienia od genetycznie zmodyfikowanych upraw, lepiej dostosowanych do zautomatyzowanego rolnictwa.
W zrobotyzowanej automatyce konieczne jest również wzmocnienie wielu podzespołów elektronicznych, ze względu na to, że są one narażone na zmienne warunki otoczenia, w tym ekstremalne temperatury i wilgotność. Zwiększa to ogólne koszty materiałów. Co więcej, infrastruktura automatyki wymagana do obsługi robotów rolniczych (taka jak łączność bezprzewodowa) może okazać się zbyt kosztowna dla małych gospodarstw. Z czasem aspekt finansowy prawdopodobnie stanie się jednak mniej problematyczny – wraz z rosnącą liczbą jednostek, ich ceny staną się bardziej atrakcyjne.
Robotyka rolnicza rozwija się w szybkim tempie pod względem technologicznym, co przekłada się na coraz szersze jej zastosowanie. Tym samym istnieje perspektywa jej pozytywnego wpływu – nie tylko na rolników i konsumentów, którym służą, ale także na środowisko, zdrowie i całe społeczeństwo.
