بازار روباتیک به تنهایی مدتی است که رونق داشته و ارزش آن در سال 2020، 23.67 میلیارد دلار برآورد شده است. انتظار می رود این رقم تا سال 2026 به 74 میلیارد دلار برسد و بخش قابل توجهی از این رشد به روبات های کشاورزی اختصاص خواهد یافت.
ما در این مقاله، نخست به پتانسیل، استفاده مزایا و معایب مربوط به روبات های کشاورزی نگاهی می اندازیم.
روبات های کشاورزی چیستند؟
روبات های کشاورزی فقره هایی تخصصی از فناوری هستند که قادرند در طیف وسیعی از عملیات به کشاورزان کمک کنند. آنها توانایی تجزیه و تحلیل، تفکر و انجام بسیاری از کارکردها را دارند و می توان آنها را طوری برنامه ریزی کرد که رشد کرده و تکامل یابند تا با نیازهای کارهای مختلف مطابقت داشته باشد.آنها چه می کنند؟
روبات های کشاورزی را می توان برای تعداد بی نظیری از کارها استفاده کرد تا بار کشاورزان را کاهش دهد. نقش اصلی آنها به عهده گرفتن کارهای پر زحمت، تکراری و از نظر جسمانی سخت است. با این حال، در سال های اخیر، از روبات ها برای کارهای مختلف تخصصی نیز استفاده می شود که قبلاً فقط توسط کشاورزان با تجربه انجام می شد. این شامل توانایی انتخاب میوه ها و سبزیجات حساس مانند کاهو و توت فرنگی است.برترین برنامه های کاربردی و شرکت های روبات کشاورزی
شرکت ها و دانشگاه های متعددی در سراسر جهان وجود دارد که سرمایه گذاری زیادی در زمینه روباتیک کشاورزی صورت داده اند. توسعه ها و پیشرفت های غیر منتظره در این بخش زیاد و سریع اتفاق می افتد، و به همین دلیل است که ما تنها قادریم برخی از پیشرفت های مهم عمده را در بخش های زیر لیست کنیم.روبات ها برای برداشت محصول
فعالیت های فیزیکی مرتبط با برداشت محصول همیشه برای کشاورزان سراسر جهان یک تلاش نگران کننده بوده است، و به همین دلیل است که از روباتیک برای کاهش سختی این کار استفاده می شود. این فعالیت پر زحمت و تکراری کشاورزی همچنین اجتناب ناپذیر است، اما ماهیت کار به گونه ای است که روبات ها بتوانند وارد عمل شوند و کار را به دست گیرند.تنها مشکل واقعی، مربوط به مهارت دستی مورد نیاز برای چیدن میوه ها و سبزیجات مختلف است. هر نوع محصول نیازهای منحصر به فرد خود را دارد و انجام این کار با روبات به مقادیر فوق العاده ای از تحقیقات و تخصص مکانیکی نیاز دارد.
مشخص است که میوه ها به راحتی کبود می شوند، در حالی که سبزیجات برگ دار مستعد پارگی هستند. مقابله با این مسئله نیاز به دقت فوق العاده ای دارد که باید برای روبات هایی که این کار را انجام می دهند برنامه ریزی کرد. خوشبختانه، چند نام بزرگ در حال حاضر برای پر کردن این خلأ بزرگ در صنعت کشاورزی وارد عمل شده اند.
دانشگاه کمبریج
یکی از بزرگ ترین نام هایی که در این بخش از روباتیک در کشاورزی مشارکت دارد، دانشگاه کمبریج است. آنها یک روبات منحصر به فرد به نام "Vegebot" ایجاد کرده اند، و این یک نمونه اولیه است که برای دستیابی به دقت باور نکردنی هنگام برداشت محصولات متکی به بینایی رایانه ای است.دانشگاه کمبریج این روبات را به گونه ای طراحی کرده است که بتواند گیاهان کاهو را بچیند - کاری که مدت ها پیش برای ماشین ها تقریباً غیر ممکن به نظر می رسید.
دوربین روی "Vegebot" به آن اجازه می دهد تا کاهو را اسکن کرده و تشخیص دهد که گیاه خاصی برای برداشت آماده است یا نه. هنگامی که تصمیم می گیرد که گیاه آماده برداشت است، از دوربین دوم که در نزدیکی تیغه ربات قرار دارد استفاده می کند تا اقدامات آن را هدایت کرده و آن را به کمال برساند.
از یک الگوریتم یادگیری ماشین نیز در نرم افزار "Vegebot" استفاده شده است تا به آن در تشخیص کاهوی رسیده و ایده آل برای چیدن کمک کند.
اگر چه "Vegebot" نمی تواند با سرعت دست انسان در مرحله کنونی رقابت کند، اما برای جامعه کشاورزی بسیار خوشایند است که این فناوری در زمان بسیار کوتاهی چنین پیشرفت های سریعی داشته است. اگر این روبات بتواند به برداشت محصول حساسی مانند کاهو کمک کند، می تواند برای محصولات سخت تری که مستعد کبودی و پارگی نیستند، به گونه ای مضاعف مفید باشد.
هاروِست کرو
Harvest Croo یکی دیگر از مارک های بزرگ در ایالات متحده است که عمیقاً در گیر ایجاد روبات های برداشت کننده برای محصولات چالش برانگیز است. آنها در حال حاضر در چیدن توت فرنگی تخصص دارند زیرا این میوه ها در فصل برداشت بسیار مستعد آسیب هستند.روبات آنها Berry 5 نام دارد و این روبات نقطه اوج تجمع اجزای مختلف به جای بازوهای تکی است که به طور سنتی در روبات ها در کشاورزی استفاده می شود. این اجزا می توانند به Berry 5 در انجام کارهای پیچیده مانند گرفتن برگ درختچه توت فرنگی، چیدن ظریف توت فرنگی و بسته بندی ایمن آن کمک کنند.
Berry 5 همانند روبات توسعه یافته در دانشگاه کمبریج، بر بینایی کامپیوتر هم متکی است تا بتواند بین انواع توت رسیده و خام تمایز قائل شود. برخلاف"Vegebot" ، Berry 5 در اجرای کار خود بسیار سریع است. قادر است بوته توت فرنگی را در هشت ثانیه بچیند و می تواند در 1.5 ثانیه دیگر به طرف بوته بعدی حرکت کند.
Berry 5 در مزرعه های فلوریدا مورد استفاده قرار می گیرد و باید به زودی به طور کامل تجاری شود.
Harvest Automation
Harvest Automation توسط کارکنان سابق iRobot- شرکتی که مسئول ایجاد Roomba است-تاسیس شد. محصول اصلی آنها روبات HV-100 نامیده می شود و عملکرد آن بر فاصله بین انواع گیاهان و محصولات کانتینری در فصل برداشت متمرکز است.این روش به ویژه برای گلخانه ها مفید است زیرا گیاهان این اکوسیستم برای جلوگیری از همپوشانی رشد و ایجاد انعطاف پذیری نیاز به فاصله یکنواخت دارند.
خصوصیت ویژه این روبات این است که قادر به کار هم در شرایط خشن و ناسازگار و هم شرایط گلخانه ای است که اغلب گیاهان زینتی و مخصوص تولید می کند.
Abundant Robotics
به منظور کاهش بار چیدن میوه هایی مانند سیب از باغات، Abundant Robotics یک روبات خلأ ویژه ایجاد کرده است که به برخی از فناوری های پیشرو متکی است.این روبات همچنین به بینایی رایانه متکی است و قادر است سیب های رسیده را از سیب های نارس جدا و طبقه بندی کند. هنگامی که روبات کاملاً به سیب ها مناسب نزدیک می شود، می تواند محصول را با استفاده از لوله خلأ بدون وارد آوردن کبودی به میوه، ببلعد.
از آن جا که مرحله اولیه این روبات موفقیت بزرگی بود، از آن زمان در مزرعه های نیوزلند آزمایش شده است که نتایجی عالی را به خود دیده است.
روبات برای حذف علف های هرز
علف های هرز در سراسر جهان به ضرر کشاورزان است، به همین دلیل سرمایه گذاری زیادی برای ایجاد روباتیک برای حل این مشکل صورت می پذیرد. حذف این محصولات مزاحم بسیار دشوار است و آنها حتی می توانند در طول زمان در برابر علف کُش ها مقاوم شوند.Nexus Robotics با روبات خودکار خود که علف های هرز را از بین می برد، این مشکل را حل می کند. این روبات با نام R2Weed2 شناخته می شود و متکی به هوش مصنوعی است تا بین محصولات و علف های هرز قبل از بیرون راندن آنها تمایز قائل شود.
فناوری Naio یکی دیگر از مارک های مشابه است که به طور خاص روبات های حذف علف های هرز را برای باغ های انگور ایجاد کرده است. این روبات از ناوبری ماهواره ای RTK برای یافتن راه خود در مزرعه و از بین بردن آفات موجود در آن استفاده می کند.
مزرعه داری روباتی
این مرحله منطقی بعدی در مورد روبات ها در کشاورزی است. شرکت هایی مانند Iron Ox و Bowery Farming مزارع روباتیک تخصصی ایجاد کرده اند که کاملاً مستقل بوده و قادر به تولید طیف وسیعی از محصولات هستند.این غول های فناوری آمریکایی می توانند با استفاده از فناوری هایی مانند غلاف های هیدروپونیک (دانش کشت گیاه در آبگونه یا شن و غیره اما نه در خاک)، کشاورزی عمودی، هوش مصنوعی و بینایی رایانه ای، انواع برگ سبز، گیاهان و میوه های تخصصی تولید کنند. در این سناریوها، مزارع به طور کامل توسط روبات ها اداره می شوند در حالی که انسان ها فقط وظایف نظارتی و بررسی های معمول تعمیر و نگهداری را بر عهده دارند.
اگر چه این هنوز یک ایده انقلابی جدید است که در حال آراسته شدن در جیب های کوچک کره زمین است، شکی نیست که این، آینده کشاورزی است.
روبات های کشاورزی: خوب و بد
از آن جا که روبات های کشاورزی هنوز با احتیاط در زمین های کشاورزی در سراسر جهان معرفی می شوند، رشد زیادی در این بخش باقی مانده است. ما در این بخش برخی از نکات مثبت و منفی مرتبط با روبات ها در کشاورزی را بررسی می کنیم.خوب
از روبات ها برای کمک به کشاورزان و رهایی آنها از کارهای بدنی و زمان بر استفاده می شود و در نتیجه به آنها این امکان را می دهد که با اوقات فراغت خود نقش های مهم دیگری را بر عهده بگیرند. این شامل استفاده از الگوریتم های یادگیری ماشین، هوش مصنوعی و پهپادها برای نظارت بر مزارع شان، اتخاذ تصمیمات مهم بر اساس داده های در حال ظهور و حتی یک قدم جلوتر از مشکلات آینده بودن است.بد
از آن جا که این فناوری هنوز در مراحل اولیه خود است، دستیابی به آن برای همه کشاورزان می تواند گران باشد. بنابراین بیشتر روباتیک ها باید به طور کامل آزمایش شوند و حتی در مقیاس وسیع تولید شوند تا برای کشاورزان کشورهای در حال توسعه و توسعه نیافته مقرون به صرفه شوند.علاوه بر این، روباتیک همچنین تهدیدی برای تعداد زیادی از کارگران دستمزد روزانه بگیر است که برای زندگی خود به کار در زمین های کشاورزی متکی هستند. اگر روباتیک جایگزین صنعت کشاورزی سنتی شود، می تواند منجر به بحران بیکاری نیز بشود.
دست های کمک کننده
هدف کلی روباتیک این است که بار بدنی انسان را کاهش دهد تا به ما اجازه دهد از قابلیت های فکری خود استفاده کرده و توانایی های خود را به حداکثر برسانیم. روبات های کشاورزی می توانند دقیقاً به این امر در مزارع دست یابند، در نتیجه به کشاورزان این امکان را می دهند تا با فضای خود استراتژی بهتری داشته باشند و در نهایت بحران کمبود غذا برای جمعیت جهان را کاهش دهند.فعال کنندگان کشاورزی هوشمند
کشاورزی هوشمند کاربرد فناوری برای به حداکثر رساندن بهره وری مزرعه است. کشاورزی هوشمند از طریق جمع آوری حجم زیادی از داده ها، به منظور بهینه سازی های اطلاع رسانی که می تواند در مزرعه برای کاهش ورودی ها بدون صدمه زدن به محصول ها انجام شود، به دست می آید.
یک دسته ی کلیدی از تجهیزات کشاورزی هوشمند سنسورهای کشاورزی هستند. در ترکیب با روش های سنتی کشاورزی و فناوری اینترنت اشیاء، حسگرهای کشاورزی می توانند برای کشاورزان سراسر جهان در جستجوی امنیت غذایی جهانی سود زیادی داشته باشند.
حسگرها یا سنسورهای کشاورزی چیستند؟
سنسورهایAgri ، که همچنین به عنوان سنسورهای کشاورزی هوشمند شناخته می شوند، به هرگونه فناوری حسی که کشاورزان می توانند برای بهینه سازی عملکرد محصول خود استفاده کنند، اشاره می کند. آنها فناوری های ساده ای هستند که به روش های مختلف، مانند نقشه برداری دقیق از زمین های کشاورزی، یا از طریق مدل سازی محیطی پیش بینی کننده به کشاورزان اجازه می دهند تا خود را با شرایط متغیر محیطی سازگار کنند.سنسورهای Agri کشاورزان را قادر می سازد تا طیف وسیعی از نقاط داده را از ورودی ها و عوامل مختلف که عملکرد محصول را تعیین می کنند، به دست آورند، و این داده ها را به یک برنامه کاربردی برای تشخیص الگوها و همبستگی بین متغیرها تبدیل کنند، در حالی که عملکرد را بهینه می کنند.
انواع سنسورهای کشاورزی
تصویر: پرواز هواپیمای بدون سرنشین بر فراز یک مزرعه. پهپادها را می توان با سنسورهای کشاورزی برای مدیریت علف های هرز، آبیاری، رطوبت خاک و موارد دیگر تجهیز کرد.
انواع مختلفی از سنسورهای کشاورزی وجود دارد که همه آنها اهداف مختلفی را ارائه می دهند. بسته به موقعیت کشاورز برای دستیابی به بیشترین کارایی در سیستم تولید، هر فناوری حسگر می تواند به صورت جداگانه یا ترکیبی استفاده شود. چند نمونه از این سنسورها عبارتند از:
* سنسورهای موقعیت مکانی: این حسگرها برای تعیین عرض، طول جغرافیایی و ارتفاع در یک منطقه معین به ماهواره های GPS متکی هستند. آنها می توانند نقش کامل کننده ای در ترسیم نقش برجسته زمین های بزرگ داشته باشند.
* سنسورهای نوری: این حسگرها از نور برای تعیین خواص لحظه ای خاک، مانند رطوبت، مواد آلی یا ترکیب خاک رس، و سایر موارد استفاده می کنند. آنها می توانند بر روی تراکتورها، هواپیماهای بدون سرنشین یا روبات ها نصب شوند.
* حسگرهای الکتروشیمیایی: این حسگرها با اندازه گیری مقادیر نسبی یون های خاص در خاک، میزان مواد مغذی خاک و pH آن را تعیین می کنند. آنها اطلاعات مهمی در مورد کمبود مواد مغذی خاک ارائه می دهند و می توانند نوسانات سطح pH را به صورت ماهانه و سالانه برجسته کنند.
* حسگرهای مکانیکی: این حسگرها فشردگی خاک را با تشخیص نیرویی که توسط ریشه های گیاهان مجاور برای جذب آب از خاک اطراف اعمال می شود، اندازه گیری می کنند. این حسگرها می توانند برای آگاهی از مداخلات آبیاری با شناسایی مناطقی از خاک که فشردگی در آن بیشتر است و بنابراین بیشترین نیاز را به رطوبت اضافی دارند، مورد استفاده قرار گیرند.
* سنسورهای جریان هوا: این سنسورها توسط کشاورزان برای نظارت و اندازه گیری نفوذ پذیری هوا استفاده می شوند و می توانند بر روی تجهیزات متحرک یا ثابت نصب شوند.
* دوربین های هوشمند به عنوان سنسور: از دوربین ها برای کمک به کشاورزان برای یافتن علف های هرز در یک مزرعه استفاده می شود و علف کش ها را در صورت نیاز به صورت دقیق توزیع می کند.
چگونه از سنسورهای کشاورزی استفاده می شود؟
چنین طیف گسترده ای از سنسورها طیف وسیعی از داده ها را در مورد انواع متغیرها ارائه می دهند. کشاورزان می توانند این داده ها را به برنامه های عملی برای کاهش نهاده های مزرعه و در عین حال افزایش بازده و بهره وری تبدیل کنند.
تصویر: کامیون و تراکتور در مزرعه کار می کند. با تجهیز ماشین های کمباین با حسگرها، کشاورزان می توانند نقشه عملکردی بسیار دقیقی از مزارع خود را تهیه کنند.
نقشه هایی عملکردی از داده های مختصات فضایی جمع آوری شده از سنسورهای GPS نصب شده بر روی تجهیزاتِ برداشت، ایجاد می شود. این به کشاورزان این امکان را می دهد تا تصویری بسیار دقیق از نحوه تغییر بهره وری زمین خود از متر مکعب به متر مکعب آن ایجاد کنند.
توپوگرافی و مرزها را می توان از سنسورهای GPS با دقت بالا تعیین کرد که برای برنامه ریزی مزرعه بسیار مفید هستند. نقشه های عملکردی و نقشه های علف های هرز را می توان با نقشه های توپوگرافی مقایسه کرد تا مشخص شود که آیا الگوهای همبستگی وجود دارد یا خیر.
کود پاشی های با سرعت متغیر از داده های حسگرهای الکتروشیمیایی، نوری و مکانی برای ایجاد نقشه چگالی مواد مغذی خاک استفاده می کنند و سپس کودهای شیمیایی را به صورت کنترل شده و دقیق در سطح وسیعی از خاک پخش می کنند.
سم پاشی متغیر بر اساس یک اصل مشابه با کود پاشی متغیر، عمل می کند. از سنسورهای دوربین برای شناسایی و نقشه برداری از مکان های علف های هرز، که در کنترل کننده های سم پاشی سموم تغذیه می شوند، استفاده می شود. این کنترل کننده ها می توانند بازوی اسپری علف کش را روشن و خاموش کرده و به تجهیزات اجازه دهند تا حجم و ترکیب اسپری مورد نیاز را در یک منطقه مشخص تنظیم کنند.