ربات‌های کشاورزی
صنعت کشاورزی همواره به دنبال راه‌هایی برای بهبود کارایی، افزایش تولید و کاهش ضایعات است. یکی از راه‌ها برای دستیابی به این اهداف، استفاده ازفناوری رباتیک کشاورزی است.
رباتیک به طور فزاینده‌ای به بخش جدایی‌ناپذیری از فرآیندهای کشاورزی و تولید غذا تبدیل می‌شود. هدف از رباتیک در کشاورزی، کمک به این بخش برای ارتقاء بهره‌وری و پایداری زیست‌محیطی است. در این مقاله به بررسی فناوری‌های رباتیک مورد استفاده در صنعت کشاورزی می‌پردازیم. همچنین شرکتهای فعال جهانی در این صنعت را مورد ارزیابی قرار می دهیم.
رباتیک در صنعت کشاورزی
کشاورزی سنتی بدون رباتیک زمان‌برتر است و نیاز به منابع انسانی قابل توجهی برای مدیریت فرآیندهای مختلف کشاورزی دارد. علاوه بر این، کمبود اطلاعات دقیق در مورد آب و هوا، شرایط خاک و استفاده از کودها وجود دارد. با توجه به اینکه بیشتر فعالیت‌های کشاورزی در حال حاضر به شیوه سنتی انجام می‌شوند، اغلب منجر به کشاورزی غیرسودآور و غیراقتصادی می‌شود.
بنابراین، سیستم‌های پیشرفته مبتنی بر هوش مصنوعی مانند فناوری حسگر، اینترنت اشیاء (IoT)، فناوری مدیریت داده‌ها، الگوریتم‌های تصمیم‌گیری هوشمند، رباتیک، پهپادها و مکانیزم‌های پیشرفته، جایگزین سیستم کشاورزی سنتی شده‌اند.
این سیستم‌ها فرآیند کشاورزی را بدون زحمت، بهینه زمانی، مقرون‌به‌صرفه، بسیار بهره‌ور و پایدار می‌کنند.
این انقلاب کشاورزی تحت تاثیر نیاز به افزایش چشمگیر تولید محصول است. با تخمین سازمان ملل مبنی بر افزایش جمعیت جهان از ۸ میلیارد به ۹.۷ میلیارد در سال ۲۰۵۰، کشاورزان تحت فشار جدی برای پاسخگویی به این تقاضا قرار خواهند گرفت.
به همین دلیل است که بازار ربات‌های کشاورزی پیش‌بینی می‌شود از ۱۳.۵ میلیارد دلار در سال ۲۰۲۳ به بیش از ۴۰ میلیارد دلار تا سال ۲۰۲۸ رشد کند، بر اساس گزارش MarketsandMarkets. همچنین، در حال حاضر آمریکای شمالی سهم عمده‌ای از بازار صنعت ربات‌های کشاورزی را به خود اختصاص داده است به لطف پذیرش گسترده اتوماسیون در صنایعی مانند تجارت الکترونیک، غذا و نوشیدنی، خودروسازی و داروسازی.
کاربرد رباتیک در چشم‌انداز کشاورزی
بازار ربات‌های کشاورزی یک چشم‌انداز پویا با پتانسیل عظیم است. بنابراین، بیایید به طیف گسترده‌ای از کاربردهایی که ربات‌ها در صنعت کشاورزی دارند نگاهی بیندازیم.
شروع با وظایف ساده‌تر، تراکتورهای بدون راننده و ربات‌ها به تدریج جایگزین ماشین‌آلات هدایت شده توسط راننده برای کاشت بذر می‌شوند. در اینجا، دید ماشینی و حسگرهای حرکتی با هم کار می‌کنند تا هنگام حرکت در مزرعه از موانع اجتناب کنند. برای مثال، تراکتورهای خودران از فناوری خودران مبتنی بر GPS استفاده می‌کنند و برنامه‌ای برای یکپارچه‌سازی یادگیری ماشین به منظور کمک به تراکتورها برای شناسایی موانع یا حیوانات جدید در مسیرهای خود دارند.
یکی از اصلی‌ترین کاربردهای ربات‌ها در مزارع، در برداشت و بسته‌بندی میوه‌ها و سبزیجات دیده می‌شود. به دلیل دقت و سرعتی که ربات‌ها می‌توانند برای بهبود اندازه محصولات و کاهش ضایعات به دست آورند، برداشت و چیدن یکی از محبوب‌ترین کاربردهای رباتیک است.
حتی وظایف تکراری مرتبط با دامداری، مانند دوشیدن گاوها، پخش خوراک و نظارت بر زمین برای چرا، می‌توانند اتوماتیک شوند. و با اتوماسیون وظایف کند، تکراری و خسته‌کننده برای کشاورزان، ربات‌های کشاورزی به کشاورزان اجازه می‌دهند تا بیشتر روی بهبود کلی محصولات تولیدی تمرکز کنند.
علاوه بر این، ربات‌ها همچنین برای انجام وظایف پیچیده‌تر مانند نظارت بر محصولات و اندازه‌گیری سطوح PH در خاک استفاده می‌شوند. ربات‌ها همچنین می‌توانند برای انجام نگهداری محصولات با هرس کردن گیاهان، علف‌زدایی زمین، اعمال حشره‌کش‌ها و ارائه آبیاری برنامه‌ریزی شوند.
برای مبارزه با علف‌های هرز، شرکت‌ها از دید کامپیوتری و انواع ابزارهای مکانیکی استفاده می‌کنند که به ربات‌ها اجازه می‌دهد به جای استفاده از مواد شیمیایی، علف‌های هرز را بکنند. به طور مشابه، پاشش‌کننده‌های هوشمند با دوربین‌های دید کامپیوتری جفت می‌شوند تا علف‌های هرز را برای کاربردهای هدفمند علف‌کش شناسایی کنند.
نوآوری در رباتیک کشاورزی
نوآوری در هر بخشی ضروری است و اکنون در کشاورزی بیش از هر زمان دیگری اهمیت دارد، زیرا پذیرش فناوری‌های جدید مانند رباتیک عامل کلیدی در تغییر چهره کشاورزی خواهد بود. پس از همه، با توسعه سریع جمعیت جهانی، نوآوری‌های جدید در کشاورزی ضروری شده‌اند.
در حالی که از اختراع اولین ربات‌های صنعتی در دهه ۱۹۵۰ مدت زیادی گذشته است، در چند سال گذشته است که نوآوری در کاربردهای رباتیک در کشاورزی به طور قابل توجهی پیشرفت کرده است. بنابراین، بیایید نگاهی به برخی از نوآوری‌های مهم در رباتیک کشاورزی بیندازیم.
خودکارسازی مزرعه
خودکارسازی با ترکیب از:
- ماشین‌آلات کشاورزی
- سیستم‌های کامپیوتری
- الکترونیک
- حسگرهای شیمیایی
- مدیریت داده‌ها
با استفاده از دروگرهای خودکار و تراکتورهای خودران، کشاورزان از منابع به شکل موثر استفاده می‌کنند و بازده‌های بالاتری تولید می‌کنند.
خودکارسازی از هم اکنون بخش عمده‌ای از فرآیند کشاورزی است، اما همانطور که در سال‌های آینده حتی مهم‌تر می‌شود، سطح افزایش یافته خودکارسازی به کشاورزان امکان می‌دهد تا بیشتر روی جنبه‌های خلاقانه، پیچیده و دیگر جنبه‌های حیاتی کسب و کار خود تمرکز کنند. همچنین، به لطف خودکارسازی، بیشتر کشاورزان اکنون زمان بیشتری را نسبت به قبل با خانواده‌های خود می‌گذرانند.
GIS در کشاورزی
سیستم‌های اطلاعات جغرافیایی در کشاورزی به فناوری مانند ماهواره‌ها برای درک انواع و موقعیت محصولات، سطح کوددهی، وضعیت خاک و اطلاعات مرتبط تکیه می‌کنند. با استفاده از داده‌های تولید شده از دستگاه‌ها و نرم‌افزارهای حس‌کننده از راه دور GIS، کشاورزان می‌توانند تصمیمات آگاهانه بگیرند.
علاوه بر استفاده از این فناوری برای تعیین بهترین مکان برای کاشت محصول در زمین و بهبود تغذیه خاک، نرم‌افزار GIS همچنین می‌تواند به بهبود سلامت، باروری و تغذیه دام با نظارت بر حرکت حیوانات کمک کند.
کشاورزی عمودی
یک روش جدید و محبوب کشاورزی، کشاورزی عمودی یا کشاورزی داخلی است که در آن گیاهان در یک محیط کاملاً تنظیم شده پرورش می‌یابند. در اینجا، تمام نیازهای گیاه با فراهم کردن مصنوعی آب، نور و مواد مغذی با استفاده از تکنیک‌های هیدروپونیک، آکواپونیک و ایروپونیک برآورده می‌شود.
کشاورزی محیط کنترل شده (CEA) مصرف آب را به شدت کاهش می‌دهد، گیاهان را از شرایط آب و هوایی نامساعد محافظت می‌کند و استفاده از فضا برای کشت را به حداکثر می‌رساند تا بازده قابل اعتماد و بالاتری را فراهم کند، در حالی که با استفاده از ربات‌ها برای برداشت و کاشت، از منابع به شکل موثر استفاده می‌کند و هزینه‌های کارگری را کاهش می‌دهد.
پهپادها در کشاورزی
پهپادها یا هواپیماهای بدون سرنشین (Unmanned Aerial Vehicles – UAVs) در نظارت بر محصولات کشاورزی روز به روز مفیدتر می‌شوند. با استفاده از حسگرهای پیشرفته، پهپادها می‌توانند به نظارت بر رشد گیاهان، شناسایی استرس بیماری‌ها، نظارت بر دمای مزرعه و پاشیدن آفت‌کش‌ها، آب یا کودها در مکان‌های دلخواه در مزرعه کمک کنند. این دستگاه‌ها همچنین برای تصویربرداری و بررسی حاصلخیزی زمین و همچنین نظارت بر کیفیت خاک و اطمینان از عدم تأثیرپذیری محصولات از عوامل محیطی مانند خشکسالی یا سیلاب مورد استفاده قرار می‌گیرند.
در مدیریت دامپروری، پهپادها برای مشاهده مراتع و ردیابی حرکات حیوانات در مناطق وسیعی از زمین استفاده می‌شوند. برخی از پهپادها مجهز به دوربین‌های تصویربرداری حرارتی هستند تا حیوانات بیمار با دمای بدن بالا را تشخیص دهند. به این ترتیب، پهپادها به کشاورزان کمک می‌کنند تا اطلاعات جامعی را برای تصمیم‌گیری‌های به موقع به دست آورند.
گرده‌افشان‌های مصنوعی
گرده‌افشانی، که فرآیندی برای تسهیل باروری و تولید بذر است، برای بقای بسیاری از محصولات حیاتی است. با این حال، گرده‌افشانی با چالش‌هایی مانند از دست دادن زیستگاه، استفاده از سموم دفع آفات و کاهش جمعیت زنبورها مواجه است.
به عنوان مثال، نوآوری‌های افزایشی مانند حشرات رباتیک که رفتار و ظاهر گرده‌افشان‌های طبیعی را تقلید می‌کنند، در حال اتفاق است. این ماشین‌های کوچک مجهز به حسگرها، دوربین‌ها، هوش مصنوعی (AI) و میکرو-اکچویتورها هستند که به آنها امکان پرواز، ناوبری و گرده‌افشانی گل‌ها به صورت خودکار را می‌دهند.
در مقایسه با گرده‌افشانی دستی، حشرات رباتیک AI نه تنها دقیق‌تر، انعطاف‌پذیرتر، قابل مقیاس‌پذیرتر و مقرون‌به‌صرفه‌تر هستند، بلکه می‌توانند در هر شرایط آب و هوایی و محیطی کار کنند. این گرده‌افشان‌ها همچنین می‌توانند برای هدف قرار دادن محصولات یا گیاهان خاص برنامه‌ریزی شوند تا از گرده‌افشانی ناخواسته یا آلودگی جلوگیری کنند.
با کاهش فشار بر گرده‌افشان‌های طبیعی، حشرات رباتیک AI به بازسازی اکوسیستم‌ها و تنوع زیستی کمک کرده و فرصت‌های جدیدی برای آموزش، تحقیق و نوآوری در زمینه‌های رباتیک و بیوتکنولوژی ایجاد می‌کنند.
ترساننده‌های لیزری (Laser Scarecrows)
در گذشته، کشاورزان برای دور کردن پرندگان یا جوندگان آزاردهنده که می‌توانند به محصولات در حال رشد در مزرعه آزاد آسیب برسانند، به ترساننده‌های سنتی متکی بودند. اما امروزه، کشاورزان به دستگاه‌های پیشرفته‌تر با حسگرهای حرکتی برای جلوگیری از غارت محصولات توسط پرندگان روی آورده‌اند.
یک محقق از دانشگاه رود آیلند در طراحی یک ترساننده لیزری کمک کرده است که نور لیزر سبزی را پروژکت می‌کند که پرندگان به آن حساس هستند. این نور لیزر که در نور خورشید برای انسان‌ها نامرئی است، می‌تواند یک پرتو لیزر را تا 600 فوت در عرض یک مزرعه شلیک کند تا پرندگان را بترساند. ترساننده لیزری درون یک سطل پلاستیکی برای محافظت از عناصر نگهداری می‌شود و به یک تیرک تنظیم‌پذیر متصل است.
فناوری دامپروری
فناوری‌های نوظهور در زمینه دامپروری به کشاورزان این امکان را می‌دهند که مدیریت مزرعه خود را ساده‌سازی کنند، مراقبت از حیوانات را بهبود بخشند و بهره‌وری را افزایش دهند. به عنوان مثال، با به کارگیری رباتیک، داده‌های بزرگ (Big Data) و هوش مصنوعی (AI)، شرکتهای فناوری در حال خودکارسازی وظایفی مانند نصب سیستم‌های دامداری برای دوشیدن گاوها بدون دخالت انسان، سیستم‌های تغذیه برای تامین مخلوط غذایی متناسب با نیازهای خاص و مقادیر مناسب برای حیوانات و سیستم‌های تمیزکاری برای حذف زباله‌ها و ایجاد محیط‌های پاک‌تر و عاری از بیماری هستند.
در صنعت دامداری، شرکت‌ها در حال توسعه سنسورهایی هستند تا تولید شیر به صورت زمان‌واقعی و کیفیت، سلامت و هورمون‌های بارداری را کنترل کنند. گزارش‌ها نشان می‌دهند که 12% از مزارع دامداری از ربات‌ها استفاده می‌کنند که انتظار می‌رود این رقم طی پنج سال آینده به 20% افزایش یابد. در همین حال، حصارهای مجازی به مزارع کمک می‌کنند تا حیواناتی که دارای حسگر هستند را از راه دور جابجا کنند.
شرکت‌ها
با توجه به نوآوری‌های زیادی که در صنعت ربات‌های کشاورزی اتفاق می‌افتد، بیایید نگاهی به برخی از بازیگران برجسته و کلیدی این حوزه بیندازیم:
- FarmWise
یک نوآور پیشرو در زمینه فناوری کشاورزی و رباتیک، FarmWise تا کنون 73.9 میلیون دلار در 9 دور تامین مالی جمع‌آوری کرده است، طبق گزارش CB Insights. این شرکت از ترکیب هوش مصنوعی، بینایی ماشین و رباتیک برای ساخت محصولات خود استفاده می‌کند که به سمت کندن علف‌های هرز بدون استفاده از مواد شیمیایی و عملیات جمع‌آوری داده‌ها در مزارع سبزیجات معطوف است. - Deere & Company
این شرکت عمومی برای ماشین‌آلات کشاورزی سنتی خود شناخته شده است و در حال استفاده از فناوری‌هایی مانند AI، IoT، رباتیک، یادگیری ماشینی، داده‌های بزرگ و غیره برای تصمیم‌گیری‌های مبتنی بر داده است. سهام John Deere با قیمت 382.20 دلار معامله می‌شود و تا کنون در سال جاری 10.86% کاهش یافته است.
- Carbon Robotics
یک نوآور پیشرو در زمینه رباتیک کشاورزی، Carbon Robotics از AI، بینایی ماشین، رباتیک و لیزر برای کمک به کشاورزان در فرآیند کنترل علف‌های هرز استفاده می‌کند. این شرکت یک علف‌کش لیزری خودکار برای کشاورزی تجاری ارائه می‌دهد که از مدل‌های یادگیری عمیق برای شناسایی و حذف گیاهان ناخواسته استفاده می‌کند. - Trimble
سهام Trimble (TRMB)، شرکتی که فناوری‌های رباتیک و خودکار برای تجهیزات کشاورزی می‌سازد، امسال 16.12% کاهش یافته است. این شرکت در سه ماهه سوم 2023، درآمدی به میزان 957.3 میلیون دلار گزارش کرده است که نسبت به سال قبل 8.2% افزایش داشته است.
- AgEagle Aerial Systems Inc.
این شرکت، که تقریباً 150 کارمند دارد، راه‌حل‌های مبتنی بر پهپاد را برای بهبود مدیریت محصولات کشاورزی ارائه می‌دهد. علاوه بر کشاورزی، این شرکت راه‌حل‌های کامل پهپادی خود را در بخش‌های انرژی، ساخت‌وساز و دولتی ارائه می‌دهد.
مزایا و معایب رباتیک کشاورزی
خودکارسازی سیستم‌های کشاورزی مزایای متعددی دارد:
- بر خلاف انسان‌ها، ربات‌ها می‌توانند سریع‌تر و برای مدت زمان طولانی‌تری بدون خستگی یا نیاز به استراحت کار کنند.
- با کاهش ضایعات و هزینه‌های کار و عملیات مزرعه، رباتیک کشاورزی روشی مقرون‌به‌صرفه است.
- با توجه به اینکه ربات‌ها در معرض خطای انسانی نیستند، آنها می‌توانند وظایف تکراری و پیچیده را با دقت و صحت کامل انجام دهند.
با این حال، خودکارسازی سیستم‌های کشاورزی بدون چالش نیست:
- بزرگترین نگرانی در مورد ربات‌ها این است که آنها گران هستند.
- ربات‌ها همچنین به برق و نگهداری مرتب نیاز دارند که هزینه استفاده از آنها را افزایش می‌دهد.
- ربات‌های کشاورزی به الگوریتم‌های پیچیده برای کار کردن نیاز دارند که به این معنی است کشاورزان قبل از استفاده نیاز به آموزش دارند.
نتیجه‌گیری
پس، همانطور که دیدیم، ربات‌ها به طور فزاینده‌ای توجه هم پژوهشگران و هم صنعت را به خود جلب کرده‌اند که منجر به تکامل سریع ربات‌های کشاورزی شده است. با تلفیق تکنیک‌های ادراک، تصمیم‌گیری، کنترل و اجرا، بهبودهای قابل توجهی نیز حاصل شده است.
این در زمینه‌ای معنا دارد که جمعیت رو به رشد و کمبودهای فزاینده زمین و آب وجود دارد، جایی که ربات‌های کشاورزی نقش منحصر به فرد و اساسی خود را با ارائه روشی هوشمندتر، امن‌تر و مولدتر از کشاورزی بازی می‌کنند!
مرجع: وب سایت سکیوریتیز
