Co znajdziesz w artykule?
Autonomiczne roboty mobilne i pojazdy zyskują na znaczeniu w miarę postępu technologicznego, a ich zastosowanie w rolnictwie otwiera nowe możliwości dla tego sektora. Dzięki innowacyjnym rozwiązaniom technologicznym, maszyny te mogą zrewolucjonizować sposób uprawy roli, zbiorów czy pielęgnacji roślin. W artykule przyjrzymy się najciekawszym autonomicznym maszynom, które już teraz zmieniają oblicze współczesnego rolnictwa, przynosząc ze sobą efektywność, precyzję i oszczędności.
Autonomia na polu
Wyposażone w szereg czujników i sztuczną inteligencję mobilne roboty już pracują na polach, wykonując różne, nawet bardziej skomplikowane prace, a także jednocześnie zbierają dane przydatne w podejmowaniu szeregu decyzji produkcyjnych.
Rynek autonomicznych robotów sukcesywnie się rozszerza. Coraz częściej na rynku pojawiają się nowe konstrukcje robotów, najczęściej powstałe w ramach start-upów, aczkolwiek tymi maszynami zainteresowani są również czołowi producenci sprzętu rolniczego.
Obecna oferta robotów autonomicznych jest tak bogata, że nie sposób opisać jej w jednej publikacji. Stąd też skupiliśmy się jedynie na wybranych modelach autonomicznych maszyn, przede wszystkim dostępnych na polskim rynku.
Autonomiczne roboty kreują przyszłość rolnictwa
Wzrost populacji wywiera presję na rolników, aby zwiększali produkcję żywności, jednocześnie dbając o środowisko naturalne. Jednak rolnicy muszą sprostać rosnącym kosztom produkcji, takim jak koszty energii, nawozów i pestycydów. Dlatego coraz większe zainteresowanie budzą nowoczesne technologie, które pozwalają ograniczyć zużycie tych zasobów.
Problemem, z którym coraz częściej mierzą się rolnicy, jest brak wykwalifikowanej siły roboczej. Na początku XX wieku na całym świecie nastąpił dramatyczny spadek liczby pracowników rolnych, spowodowany m.in. zmianami strukturalnymi w gospodarce, w tym w rolnictwie. Wzrost liczby wielkoobszarowych gospodarstw oraz inwestycje w duże maszyny rolnicze przyczyniły się do odpływu pracowników do innych sektorów.
Według danych francuskiego Narodowego Instytutu Statystyki i Studiów Ekonomicznych, w latach 1901–2008 liczba miejsc pracy w rolnictwie we Francji spadła z 8,2 mln do niecałych 800 tys. Podobna sytuacja miała miejsce w USA, gdzie w latach 1900–1940 liczba pracowników rolnych spadła o 40%. Braki siły roboczej wynikają nie tylko ze zmian strukturalnych, ale także z atrakcyjności innych sektorów dla osób, które mogłyby pracować w rolnictwie. Niedobór dotyczy nie tylko pracowników sezonowych, ale także tych na stałe.
Autonomiczne roboty, wykonujące różne prace agrotechniczne, stają się alternatywą dla brakujących pracowników. Choć obecne konstrukcje robotów nie są jeszcze w stanie w pełni zastąpić człowieka, z czasem będą one wykonywać zadania z większą precyzją. Zaletą robotów jest możliwość pracy przez całą dobę, również w dni wolne.
Wraz z rozwojem technologicznym autonomiczne maszyny staną się coraz bardziej zaawansowane i będą mogły wykonywać szerszy zakres zadań. Potencjalne zastosowania obejmują zautomatyzowane ciągniki bez operatora czy autonomiczne drony monitorujące stan upraw z powietrza. Zbierając dane podczas pracy, roboty rolnicze mogą pomóc rolnikom podejmować bardziej świadome decyzje dotyczące ochrony roślin, nawożenia i zwalczania szkodników, jednocześnie zmniejszając wpływ rolnictwa na środowisko.
Autonomiczne roboty coraz częściej trafiają także na polski rynek, a oferta tych maszyn dla polskich rolników stale się rozszerza.
Duński robot AgroIntelli
AgroIntelli to duńska firma założona w 2015 roku, specjalizująca się w robotach autonomicznych. Za pośrednictwem firmy Vantage Polska, oferującej rozwiązania dla rolnictwa precyzyjnego, duńskie roboty są dostępne także na polskim rynku. Obecna oferta AgroIntelli obejmuje autonomiczny robot o nazwie Robotti LR. Robotti LR to wielofunkcyjny nośnik narzędzi, przeznaczony do współpracy ze sprzętem używanym z tradycyjnymi ciągnikami rolniczymi. Został zaprojektowany do wykonywania precyzyjnych zabiegów w uprawie roli, siewu, pielenia chwastów i oprysków.
Robot wyposażono w podnośnik hydrauliczny o udźwigu 1250 kg, układ hydrauliki zewnętrznej oraz wał odbioru mocy (WOM). Jego źródłem mocy jest czterocylindrowy silnik wysokoprężny marki Kubota o mocy 72 KM, spełniający wymagania normy emisji spalin Stage V, podobnie jak silniki tradycyjnych ciągników rolniczych.
Robot wykorzystuje system hydrauliczny marki Bosch Rexroth, który napędza także układ jezdny. Każde koło jest napędzane oddzielnie i jest skrętne, co pozwala robotowi na obracanie się wokół własnej osi, umożliwiając zawracanie w miejscu. Maksymalna prędkość robota podczas pracy wynosi 5 km/h, a prędkość transportowa przy sterowaniu manualnym to 10 km/h.
Dzięki możliwości zmiany rozstawu osi (od 1,5 do 3,3 m), Robotti może pracować w uprawach międzyrzędowych różnych roślin, wykonując precyzyjne pielenie, opryski i inne zabiegi. W celu zapewnienia bezpieczeństwa, robot wyposażono w szereg systemów zabezpieczających, takich jak skaner 3D LIDAR, zderzak z czujnikami nacisku, wirtualne ogrodzenie z systemem GPS, monitorowanie zejścia z trasy i poślizgu kół, system unikania ugrzęźnięcia oraz przyciski zatrzymania pracy na kontrolerze zdalnego sterowania i w interfejsie mobilnym.
Przed rozpoczęciem pracy użytkownik zaznacza na mapie w aplikacji wszystkie przeszkody, takie jak ogrodzenia, słupy elektroenergetyczne, studzienki, drzewa czy krzewy. W przypadku wykrycia innych zagrożeń, takich jak zwierzęta lub ludzie, robot automatycznie się zatrzymuje. Pracę robota użytkownik planuje i monitoruje za pomocą przeglądarki internetowej, gdzie przechowywane są również dane dotyczące jego pracy. Zakończenie pracy przez robota jest sygnalizowane SMS-em.
Holenderskie roboty autonomiczne
Producentem autonomicznych robotów, dostępnych w Polsce za pośrednictwem firmy Agrihandler, jest holenderski start-up AgXeed. W ofercie tego producenta znajdują się trzy modele, w tym Agbot 5.115 T2, który miał swoją polską premierę dwa lata temu. Jest to autonomiczny ciągnik oparty na podwoziu gąsienicowym o szerokości 762 mm.
Posiada elektryczny układ przeniesienia napędu, gdzie energia elektryczna jest generowana przez generator napędzany wysokoprężnym silnikiem marki Deutz o mocy 165 KM. Elektryczny napęd obejmuje również WOM oraz pompę, która dostarcza do 85 l/min przy ciśnieniu 210 bar, obsługującą podnośnik hydrauliczny o udźwigu 8 ton i układ hydrauliki zewnętrznej.
Opcjonalnie dostępny jest przedni podnośnik o udźwigu 3 ton. Agbot 5.115 T2 może współpracować z klasycznymi maszynami i narzędziami rolniczymi.
System wykrywania przeszkód obejmuje czujnik LIDAR umieszczony na górze maszyny, czujniki ultradźwiękowe oraz radarowe zintegrowane ze zderzakiem bezpieczeństwa, a także zderzak czuły na kontakt. Dodatkowo robot wyposażono w sygnał dźwiękowy i wyłączniki awaryjne.
Robot jest zarządzany poprzez platformę internetową, na której użytkownik planuje i monitoruje jego pracę oraz ma dostęp do zebranych danych. Możliwa jest regulacja rozstawu gąsienic w zakresie od 1900 do 3175 mm lub od 2250 do 3075 mm, w zależności od typu podwozia i rozmiaru gąsienic (300–910 mm), co umożliwia robotowi pracę w różnych uprawach.
Kolejną autonomiczną maszyną jest Agbot 2.055 W3, przeznaczony do pracy w sadach oraz uprawach ogrodniczych. Pojazd ten jest trójkołowy, zaprojektowany tak, aby równomiernie rozkładać nacisk na podłoże. Maszyna ta wyposażona jest w silnik wysokoprężny o mocy 75 KM oraz napęd elektryczny, układ przeniesienia napędu oraz elektrycznie napędzany WOM i system hydrauliczny z tylnym podnośnikiem o udźwigu 2,5 tony.
W zależności od rodzaju ogumienia (koło przednie 710 mm, koła tylne 380, 400, 520 i 710 mm), szerokość transportowa robota wynosi od 1350 do 2020 mm. Robot wyposażono w identyczne systemy zabezpieczeń, jak wspomniany wcześniej model, a jego obsługa odbywa się za pośrednictwem przeglądarki internetowej.
W ofercie firmy AgXeed znajduje się jeszcze jeden autonomiczny pojazd, pełniący rolę bezzałogowego ciągnika rolniczego. Jest to 4-kołowy model Agbot 2.055 W3. Podobnie jak model trójkołowy, wyposażony jest w system hybrydowy, który obejmuje silnik wysokoprężny o mocy 75 KM, generator prądu oraz elektrycznie zasilany układ napędowy, hydrauliczny i WOM. Udźwig tylnego podnośnika wynosi 4 tony, a dostępny przedni podnośnik ma udźwig 1,5 tony.
Autonomiczne roboty z Francji
W ofercie firmy Agrihandler dostępne są także roboty francuskiej firmy Naïo Technologies. W jej portfolio znajdują się cztery modele robotów: dwa przeznaczone do upraw polowych i dwa do winnic. Jednym z modeli jest mały robot o nazwie Oz, zaprojektowany z myślą o małych plantacjach, uprawach szklarniowych oraz tunelowych. Wymiary robota to: szerokość 40 cm, wysokość 60 cm, długość z podnośnikiem na osprzęt 130 cm. Oz to elektrycznie napędzany robot kołowy, zasilany z baterii, które pozwalają na pracę do 8 godzin.
Robot Oz jest przeznaczony głównie do pielenia w międzyrzędziach oraz siewu punktowego. Producent oferuje prawie 10 różnych rodzajów osprzętu kompatybilnych z tym modelem, co pozwala plantatorowi dobrać narzędzia najlepiej odpowiadające potrzebom jego upraw. Autonomiczna praca robota jest możliwa dzięki nawigacji satelitarnej RTK, która zapewnia dokładność sygnału na poziomie 1–3 cm. Do przemieszczania robota, np. między uprawami, można używać manualnego sterowania za pomocą pilota.
Do pielenia, siewu i innych prac agrotechnicznych na większych plantacjach firma Naïo Technologies proponuje robota o nazwie Orio. Jest to 4-kołowy pojazd, napędzany czterema silnikami elektrycznymi o mocy 3000 W. Energia dostarczana jest przez cztery akumulatory żelazo-fosforanowe o pojemności 21,5 kWh, z opcją zwiększenia do sześciu akumulatorów o pojemności 32,3 kWh, co zwiększa masę robota z 1450 do 1550 kg.
Orio został zaprojektowany z myślą o uprawach rzędowych i zagonach warzyw, a także innych roślin na dużych plantacjach. Dzięki szerokiej gamie osprzętu robot może być stosowany również w działaniach szkółkarskich lub przy uprawie ziół. Sterowanie robotem odbywa się za pomocą nawigacji satelitarnej RTK. Wyposażono go także w moduł bezpieczeństwa z czujnikiem zderzeniowym, system Lidar, który mierzy odległość przy pomocy światła laserowego, oraz funkcję geofencing, która utrzymuje robota w wyznaczonym obszarze działania.
Holenderski robot zwalczający chwasty laserem
W tym roku premierę w Polsce miał robot holenderskiej firmy Pixel Farming, który dostępny jest w ofercie firmy Agrihandler. Jest to czterokołowa maszyna zasilana elektrycznie z baterii. Każde z kół jest skrętne, co pozwala robotowi na obrót wokół własnej osi, a także na jazdę bokiem. Robot może pracować w uprawach rzędowych, a dzięki możliwości regulacji rozstawu kół, sprawdza się w różnych międzyrzędziach stosowanych w uprawie roślin.
Maszyna może być wyposażona w klasyczne pielniki oraz lasery do usuwania chwastów. Laser precyzyjnie celuje w określone chwasty, nie uszkadzając sąsiadujących roślin, a jego dokładność wynosi 2–3 mm. W przypadku zastosowania laserowego zwalczania chwastów, robot wykorzystuje system wizyjny do ich identyfikacji. Chwasty rozpoznawane są za pomocą sztucznej inteligencji, co zwiększa skuteczność zabiegów.
FarmDroid – robot z Danii
FarmDroid FD20 to lekki robot polowy przeznaczony do usuwania chwastów, siewu punktowego oraz oprysków lokalnych w uprawach takich jak kukurydza, buraki, cebula, rzepak, jarmuż, sałata i zioła. Maszyna jest zasilana elektrycznie, a energię pozyskuje z paneli fotowoltaicznych, które dodatkowo ładują baterie, co pozwala na pracę robota także nocą.
Robot sterowany jest za pomocą nawigacji satelitarnej w technologii RTK. Aby mógł działać, potrzebuje mapy pola z zaznaczonymi współrzędnymi przeszkód. Mapa ta tworzona jest podczas przejazdów ciągnikiem. W trakcie siewu robot rejestruje położenie każdego posianego nasiona, co umożliwia precyzyjne pielenie w kolejnych etapach uprawy. Funkcja ta może być stosowana na polach o powierzchni do 20 ha.
FarmDroid FD20 jest połączony z platformą internetową, która pozwala użytkownikowi na monitorowanie pracy robota przez smartfon. W razie awarii lub innego zatrzymania pracy, robot wysyła powiadomienia poprzez aplikację mobilną.
Perspektywiczna robotyka w rolnictwie
Siew, pielenie i uprawa to nie tylko zabiegi, które mogą wykonywać autonomiczne roboty polowe. Perspektywicznym obszarem dla robotyki są zbiory owoców i warzyw. Wraz z postępem technologicznym zmieniać się będą konstrukcja i możliwości robotów.
Zrobotyzowany zbiór owoców i warzyw będzie niewątpliwie sukcesywnie się rozwijał. Wzrost możliwości robotów sprzyjać będzie rozwój Internetu (tzw. Internetu rzeczy), wdrożenie technologii 5G, a zwłaszcza rozwój sztucznej inteligencji, która już stanowi integralną część i podstawę robotyki.
Barierą w rozwoju robotyki w rolnictwie są niewątpliwie wysokie ceny robotów. Częściowym rozwiązaniem tego problemu może być ich wynajem. Jednak wzorem innych wynalazków, takich jak pojazdy samochodowe, można się spodziewać, że również roboty rolnicze będą tańsze i bardziej dostępne.
autor: Dr inż. Jacek Skudlarski, Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie
