Ar galite įsivaizduoti robotus, kurie renka braškes, šeria gyvulius ar net stebi dirvožemio būklę? Tai ne mokslinė fantastika, o realybė, kuri jau dabar keičia žemės ūkio kraštovaizdį. Robotai ūkyje atsirado neatsitiktinai – pasaulis susiduria su sparčiai augančia maisto paklausa, darbuotojų trūkumu ir klimato kaitos keliamais iššūkiais.
Šiuolaikinės technologijos padeda dirbti greičiau, tiksliau ir tvariau, išsaugant resursus ir užtikrinant derlių. Žemės ūkis, kuris daugelį amžių rėmėsi žmogaus rankų darbu, pereina į naują erą, kur didžiausią naštą perima pažangios technologijos. Šiame straipsnyje sužinosite, kaip robotai jau dabar sprendžia šiuos globalius iššūkius ir kokios inovacijos mūsų laukia ateityje.
Kas yra žemės ūkio robotai?
Žemės ūkio robotai, arba agrobotai – tai autonominės arba pusiau autonominės mašinos, kurios atlieka specifinius žemės ūkio darbus, anksčiau reikalavusius žmogaus rankų darbo. Šie robotai yra sukurti tam, kad padėtų spręsti efektyvumo, darbo jėgos trūkumo ir tvarumo problemas. Jie aprūpinti moderniomis technologijomis, tokiomis kaip jutikliai, GPS sistemos, dirbtinis intelektas ir robotizuotos manipuliatorinės rankos, leidžiančios jiems tiksliai atlikti užduotis. Priklausomai nuo paskirties, žemės ūkio robotai gali būti naudojami derliaus nuėmimui, dirvožemio analizei, gyvulių priežiūrai, sėjos procesams, piktžolių kontrolei ar net aplinkos stebėjimui. Šios mašinos geba dirbti nenutrūkstamai, sumažindamos klaidų tikimybę ir padidindamos produktyvumą ūkyje.
Žemės ūkio robotų kategorijos ir jų atliekamos funkcijos
Nėra vieno universalaus roboto, tinkančio visoms žemės ūkio užduotims, tačiau yra daugybė skirtingų žemės ūkio robotų, kurių kiekvienas iš jų yra pritaikytas skirtingiems darbams atlikti. Štai keletas dažniausiai žemės ūkyje naudojamų robotų kategorijų.
- Sodinimo ir sėjos robotai: šie robotai puikiai sėja sėklas arba sodina sodinukus tiksliai nustatytu gyliu ir atstumais. Jie užtikrina optimalų augalų augimą ir sumažina sėklų nuostolius, todėl sėjos procesas tampa efektyvesnis ir ekonomiškesnis.
- Piktžolių ravėjimo ir kenkėjų kontrolės robotai. Šie robotai, naudodami pažangius jutiklius bei vaizdo atpažinimo technologijas, atpažįsta ir naikina piktžoles ar kenkėjus, taip sumažindami herbicidų ir pesticidų naudojimą, kartu apsaugodami pasėlius ir ekosistemą.
- Purškimo robotai tiksliai purškia trąšas, pesticidus ar kitus preparatus tik ant augalų, taip taupant resursus.
- Derliaus nuėmimo robotai. Šiuose robotuose sumontuoti sudėtingi jutikliai, kurie atpažįsta prinokusią produkciją ir švelniai nuima derlių, kai ji yra šviežiausia. Tokiu būdu yra padidinamas darbo našumas ir sumažinamas maisto atliekų skaičius. Šie robotai skirstomi į uogų ir vaisių skynimo robotus – sukurti švelniai ir tiksliai skinti jautrų pažeidimams derlių, pvz., braškes, obuolius ar vynuoges bei į grūdų ir daržovių derliaus nurinkimo robotus. Tokie robotai naudojami derliaus nuėmimu didesniu mastu, dažnai integruojant kitas funkcijas, kaip rūšiavimą ar transportavimą.
- Gyvulininkystės robotai. Jų kategorijai priklauso melžimo robotai – automatizuotos sistemos, kurios melžia karves, stebi jų sveikatą ir pieno kokybę; pašarų robotai – mašinos, kurios dozuoja ir paskirsto pašarus pagal kiekvieno gyvulio poreikius bei gyvulių sveikatos stebėjimo robotai, kurie naudoja jutiklius ir kameras, kad stebėtų gyvulių būklę, judėjimą ir elgseną.
- Dirvožemio ir aplinkos stebėjimo robotai. Šie robotai yra naudojami duomenų rinkimui ir analizei ir yra skirtomi į: sensorinius robotus ir dronus, kurie matuoja dirvožemio drėgmę, maistinių medžiagų kiekį, temperatūrą ar oro sąlygas; bei augalų būklės stebėjimo robotus, kurie tikrina augalų sveikatą, nustatto jų ligų ar kenkėjų požymius.
- Transportavimo ir logistikos robotai, kurie skirti palengvinti judėjimą ir krovinių perkėlimą ūkyje. Šie robotai gali būti autonominės transporto priemonės – traktoriai ir kita technika, kuri savarankiškai perveža derlių, sėklas ar pašarus. Taip pat ir sandėliavimo robotai, kurie naudojami produkcijai rūšiuoti, pakuoti ir sandėliuoti.
- Paletavimo robotai. Padėklų tvarkymo robotai skirti automatizuoti supakuotos produkcijos krovimą ant padėklų ir paruošti ją sandėliavimui ar išsiuntimui. Jie efektyviai tvarko supakuotą produkciją, užtikrindami, kad ji užimtų kuo mažiau vietos ir išliktų stabili transportavimo metu. Padėklų tvarkymo robotai gali būti pritaikomi įvairiems produktų tipams ir pakuočių formatams, todėl jie yra būtini šiuolaikinėje žemės ūkio veikloje.
- Kombinuotų funkcijų robotai. Tai pažangūs robotai, gebantys atlikti kelias funkcijas, pvz., robotai, kurie vienu metu skenuoja dirvožemį, atlieka augalų būklės analizę ir purškia tik tam tikrus plotus.
Kaip susiję robotai ir dirbtinis intelektas?
Nors dirbtinis intelektas žemės ūkio pramonėje naudojamas jau beveik keturiasdešimt metų, tačiau dėl jo taikymo robotams žemės ūkyje, jis tapo viena perspektyviausių technologijų šiame sektoriuje. Kadangi tai nėra atskira technologija, dirbtinis intelektas yra integruotas į kitus technologinius sprendimus, daug pasikliaujant interneto įrenginių, palydovų, kamerų ir jutiklių įvestimi, kad robotai galėtų efektyviau atlikti užduotis.
Žemės ūkio reikmėms dirbtinis intelektas aktyviai naudoja du pagrindinius jo pogrupius – mašininį mokymąsi (angl. machine learning) ir gilųjį mokymąsi (angl. deep learning). Gebėdamas laikui bėgant tobulėti, mašininis mokymasis dažnai taikomas pasėlių valdymui, įskaitant derliaus prognozavimą pagal palydovų duomenis, orus, dirvožemio sąlygas ir kitus įvesties duomenis.
O gilusis mokymasis dažniausiai naudojamas kenkėjams ir ligoms stebėti ir nustatyti. Pavyzdžiui, „ John Deere“, vienas didžiausių žemės ūkio technikos gamintojų, naudoja tokią technologiją, kuri, pasitelkusi kameras ir procesorių, gali aptikti piktžoles tarp sojų, medvilnės ir kukurūzų bei purkšti tik reikalingas vietas.
Remdamasis visais žemės ūkio gamybos lygmenimis, dirbtinis intelektas gali stebėti, diagnozuoti ir optimizuoti įvairias operacijas, taip pat teikti ūkininkams duomenis realiuoju laiku, pasikliaudamas robotų atliekamomis užduotimis.
Dirbtinis intelektas gali būti naudojamas ne tik žemės ūkio gamyboje, bet ir optimizuojant įprastas verslo operacijas, pvz., pardavimus, tiekimo grandinę ir logistiką. Tai iliustruoja šis puikus pavyzdys. „Infopulse“ duomenų inžinieriai sukūrė mašininiu mokymosi valdomą pardavimų prognozavimo sprendimą žemės ūkio produkcijos gamintojui, kurio savaitinių ir mėnesinių prognozių tikslumas siekia 80-90 %. Įdiegus šią sistemą, gauta daug naudos, įskaitant optimizuotą gamybos planavimą, geresnį sandėlio atsargų valdymą, supaprastintą logistiką ir smarkiai sutrumpėjusį laiką, reikalingą pardavimų prognozėms parengti – nuo kelių dienų iki kelių minučių.
Kuo robotai naudingi šiuolaikiniame ūkyje?
Žemės ūkio robotų integravimas į šiuolaikinį ūkį – tai investicija, kuri gali gerokai padidinti tiek produktyvumą, tiek ūkio pelningumą. Pateikiame pagrindines priežastis, kaip robotai prisideda prie šiuolaikinio ir tvaraus ūkio ir kokią naudą teikia.
- Duomenų rinkimas ir analizė. Žemės ūkio robotai, kuriuose įrengti jutikliai ir kameros, gali rinkti duomenis apie dirvožemio būklę, drėgmės lygį ir pasėlių augimą. Šios neįkainojamos įžvalgos gali padėti priimti pagrįstus sprendimus dėl ūkio, kad optimizuotumėte išteklių naudojimą ir padidintumėte derlių.
- Tikslioji žemdirbystė. Šiuolaikiniame ūkininkavime labai svarbus tikslumas. Žemės ūkio robotai puikiai atlieka tikslias užduotis, pvz., sėja sėklas tinkamame gylyje, naudoja reikiamą pesticidų kiekį ir skina vaisius jų nesuspausdami. Dėl to agrobotai gali skatinti kokybės kontrolę ir sumažinti nuostolius po derliaus nuėmimo.
- Darbas visą parą. Skirtingai nei žmonės, robotai nepavargsta. Jie gali nepertraukiamai atlikti tokias užduotis kaip sodinimas, ravėjimas ir derliaus nuėmimas, užtikrindami, kad nebūtų vėluojama atlikti svarbiausius žemės ūkio darbus.
- Darbo jėgos trūkumo sprendimas. Žemės ūkio pramonė šiuo metu susiduria su dideliu darbo jėgos trūkumu. Robotai užpildo šį trūkumą, imdamiesi sunkių ir pasikartojančių užduočių, tokių kaip ravėjimas, derliaus nuėmimas ir arimas, leisdami darbuotojams atlikti aukštesnio lygio užduotis.
- Didesnis tvarumas. Tikslioji žemdirbystė, kurią įgalina agrobotai, sumažina priklausomybę nuo kenksmingų cheminių medžiagų. Tikslinė piktžolių ir kenkėjų kontrolė panaikina būtinybę naudoti herbicidus ir pesticidus, saugo aplinką ir skatina biologinę įvairovę. Be to, robotai, remdamiesi duomenimis, padeda pritaikyti drėkinimą ir tręšimą, taip sumažindami vandens švaistymą.
Kokie iššūkiai kyla norint robotizuoti ūkį?
Pirmiausia, svarbu pažymėti, kad, palyginti su kitomis pramonės šakomis (pvz., kasybos, logistikos, pristatymo ir kt.), žemės ūkio pramonės skaitmenizacija yra lėta. Tai lemia kelios priežastys: didelės pradinės išlaidos, maža žemės ūkio pramonės marža, nepakankamas ūkininkų pasitikėjimas, nepakankamas žemės ūkio robotų patikimumas ir daugelis kitų.
Vis dėlto, sparčiai tobulėjant technologijoms ir didėjant techniniam robotų patikimumui, vis daugiau ūkininkų pradeda suvokti žemės ūkio automatizavimo potencialą. Dvi iš labiausiai išplėtotų žemės ūkio robotų taikymo sričių yra melžimo ir purškimo robotai dėl jų techninio paprastumo ir didelės taikymo vertės.
Priežastys, lemiančios žemą ūkio robotų diegimo lygį
Tačiau, vis dar pakankamai dažnai yra keliamas klausimas, kodėl bendras žemės ūkio robotų diegimo lygis vis dar yra žemas, jei pabrėžiamas robotų pranašumas prieš žmogaus darbą? Tai lemia kelios priežastys.
- Pasitikėjimo stoka. Skirtingai nei kitose pramonės šakose, žemės ūkio pramonėje maržos palyginti nedidelės, o ūkininkai paprastai turi tik vieną galimybę per metus sėti ir nuimti derlių, o tai reiškia, kad robotų gedimas gali tiesiogiai lemti ūkininko metinių pajamų praradimą. Todėl, jei robotai nėra pakankamai techniškai patikimi, kad sumažintų galimą riziką, ūkininkai vis dar nesiryžta naudoti šių mašinų.
- Didelės išlaidos. Nors per pastaruosius kelerius metus robotų įsigijimo ir (arba) nuomos išlaidos mažėjo, atrodo, kad pradinės investicijos į robotus ūkininkams vis dar kelia didelį finansinį spaudimą. Pati žemės ūkio pramonė pasižymi maža marža, todėl ūkininkai nesiryžta šioms investicijoms. Tačiau robotų, kaip paslaugos modelis, yra perspektyvus šios problemos sprendimas, nes ūkininkai gali rinktis nuomotis robotus, kada tik nori, be įsipareigojimo pirkti.
- Geografinio prieinamumo stoka dėl IT infrastruktūros trūkumo. Nors žemės ūkio robotuose naudojamos technologijos tobulėja jau kelerius metu, jos dar toli gražu ne visur įdiegtos. Ryšių sistemoms reikia IT infrastruktūros palaikymo, tačiau ūkiai paprastai įsikūrę kaimo vietovėse, kur infrastruktūra yra labai ribota. Todėl 3G, 4G ir vėlesnių technologijų aprėptis išlieka kliūtimi.
- Technologinių žinių trūkumas. Dar vienas iš veiksnių, trukdančių robotų plitimui ūkiuose, yra ūkininkų kompetencijų ir žinių trūkumas. Robotų technologijos dažnai reikalauja specifinių įgūdžių – nuo įrangos valdymo iki duomenų analizės ar techninės priežiūros. Daugelis ūkininkų, ypač mažesniuose ar tradicinius metodus taikančiuose ūkiuose, neturi galimybių ar laiko gilintis į sudėtingus automatizacijos sprendimus. Be to, pažangių technologijų diegimas dažnai apima mokymus, kurie gali būti brangūs ir sunkiai prieinami atokesniuose regionuose. Tokia situacija lemia, kad daugelis ūkininkų lieka prie tradicinių darbo metodų, net jei jie yra mažiau efektyvūs ir daugiau kainuoja ilgalaikėje perspektyvoje. Norint įveikti šį barjerą, būtina investuoti į švietimą, mokymus ir paramą, kad robotai taptų prieinamesni bei lengviau integruojami į kasdienius ūkių procesus.
Kokia bus robotizuoto ūkio ateitis?
Robotizuoto ūkininkavimo ateitis atrodo itin perspektyvi, nes robotikos pramonė sparčiai tobulėja ir nuolat atneša naujovių. Viena reikšmingiausių tendencijų – autonominių ūkininkavimo sistemų plėtra. JAV rinkai prognozuojama, kad iki 2027 m. šio sektoriaus vertė viršys 95 mlrd. dolerių, leisdama robotams savarankiškai vykdyti sodinimo, derliaus nuėmimo, ravėjimo ir kitas užduotis, užtikrinant maksimalų našumą ištisus metus. Kartu su tuo auga ir dirbtinio intelekto (DI) bei didžiųjų duomenų svarba. 2022 m. DI agrarinės rinkos dydis siekė 1,37 mlrd. dolerių, o iki 2032 m. jis gali viršyti 11,13 mlrd. dolerių. Šių technologijų integracija suteiks robotams galimybę analizuoti milžiniškus duomenų kiekius, priimti sprendimus remiantis prognozuojamomis aplinkos ir rinkos tendencijomis bei dar labiau optimizuoti ūkininkavimo procesus. Tobulėjant agrobotams, jų veikla bus dar labiau personalizuota – robotai galės atsižvelgti į individualius kiekvieno augalo poreikius. Be to, jie atliks svarbų vaidmenį ekosistemų valdyme, skatindami dirvožemio sveikatą, vandens išsaugojimą ir biologinės įvairovės apsaugą.
Šaltiniai:
https://www.infopulse.com/blog/agricultural-robotics-drivers-trends
https://www.agritecture.com/blog/exploring-the-future-of-agriculture-a-deep-dive-into-robots
https://www.agritechtomorrow.com/article/2024/06/field-to-farm-how-robots-in-agriculture-revolutionize-farming/15585
https://blog.foodsafedrains.com/agricultural-robots
https://www.idtechex.com/en/research-article/what-is-holding-back-agricultural-robotics/25931
Nuotraukos asociatyvinės © Canva