ثورة في الزراعة: دور الروبوتات في تعزيز الإنتاجية والاستدامة

صناعة الزراعة تبحث دائمًا عن طرق لتحسين الكفاءة، وزيادة الإنتاج، وتقليل النفايات. إحدى الطرق لتحقيق ذلك هي عبر الروبوتات.

الروبوتات أصبحت بالفعل جزءًا أساسيًا من عمليات الزراعة وإنتاج الغذاء. هدف الروبوتات في الزراعة هو مساعدة القطاع على تحسين الإنتاجية والاستدامة البيئية.

الروبوتات في صناعة الزراعة

الزراعة التقليدية بدون الروبوتات تستغرق وقتًا أطول وتتطلب موارد بشرية كبيرة للتعامل مع مختلف عمليات الزراعة. بالإضافة إلى ذلك، فإنها تفتقر إلى معلومات دقيقة حول الطقس، وظروف التربة، واستخدام الأسمدة. نظرًا لأن معظم الأنشطة الزراعية في الوقت الحالي تُمارس تقليديًا، فإنها غالبًا ما تؤدي إلى زراعة غير مربحة وغير اقتصادية.

نتيجة لذلك، أنظمة الذكاء الاصطناعي المتقدمة مثل تقنية المستشعرات، وإنترنت الأشياء، وتكنولوجيا إدارة البيانات، وخوارزميات اتخاذ القرار الذكي، والروبوتات، والطائرات بدون طيار، والآليات المتقدمة تحل محل نظام الزراعة التقليدي.

هذه الأنظمة تجعل عملية الزراعة سهلة، وفعّالة زمنياً، وتكلفة منخفضة، وإنتاجية عالية، ومستدامة.

هذه الثورة الزراعية مدفوعة بالحاجة إلى زيادة ملحوظة في محاصيل الإنتاج. مع تقدير الأمم المتحدة لسكان العالم للارتفاع من 8 مليارات إلى 9.7 مليار بحلول عام 2050، سيواجه المزارعون ضغطًا كبيرًا لمواكبة هذا الطلب.

لهذا السبب يُقدَّر أن سوق الروبوتات الزراعية سينمو من 13.5 مليار دولار في 2023 إلى أكثر من 40 مليار دولار بحلول 2028، وفقًا لـ MarketsandMarkets. كما أن أمريكا الشمالية تهيمن حاليًا على حصة السوق الكبرى في صناعة الروبوتات الزراعية بفضل الاعتماد الواسع للأتمتة عبر صناعات مثل التجارة الإلكترونية، والأغذية والمشروبات، والسيارات، والصناعات الدوائية. 

تطبيق الروبوتات في مشهد الزراعة

سوق الروبوتات الزراعية هو مشهد ديناميكي مليء بإمكانات هائلة. لذا، دعونا نلقي نظرة على مجموعة واسعة من التطبيقات التي تمتلكها الروبوتات داخل صناعة الزراعة.

بدءًا بالمهام الأبسط، تُستبدل الجرارات الذاتية القيادة والروبوتات تدريجيًا الآلات التي يقودها السائق لزرع البذور. هنا، تعمل رؤية الآلة ومستشعرات الحركة معًا لتجنب العقبات أثناء التنقل في الحقل. على سبيل المثال، تستخدم الجرارات المستقلة تقنية القيادة الذاتية المستندة إلى نظام GPS مع خطة لدمج التعلم الآلي لمساعدة الجرارات على التعرف على العقبات أو الحيوانات الجديدة في مسارها.

يمكن رؤية الاستخدام الأساسي للروبوتات في المزارع في جمع وتعبئة الفواكه والخضروات. بفضل الدقة والسرعة التي يمكن للروبوتات تحقيقها لتحسين حجم المحاصيل وتقليل الهدر، فإن الحصاد والقطف هو أحد أكثر التطبيقات الروبوتية شيوعًا.

حتى المهام المتكررة المتعلقة بتربية الماشية، مثل حلب الأبقار، وتوزيع العلف، ومراقبة الأرض للرعي، يمكن أتمتتها. ومن خلال أتمتة المهام البطيئة والمتكررة والرتيبة للمزارعين، تسمح الروبوتات الزراعية للمزارعين بالتركيز أكثر على تحسين إجمالي محاصيل الإنتاج. 

بالإضافة إلى ذلك، تُستخدم الروبوتات أيضًا لأداء مهام معقدة مثل مراقبة المحاصيل وقياس مستويات الحموضة (PH) في التربة. يمكن أيضًا برمجة الروبوتات للقيام بصيانة المحاصيل من خلال تقليم النباتات، وإزالة الأعشاب الضارة، وتطبيق المبيدات الحشرية، وتوفير الري.

لمكافحة الأعشاب الضارة، تستخدم الشركات رؤية الحاسوب ومجموعة متنوعة من الأدوات الميكانيكية التي تسمح للروبوتات بقطف الأعشاب بدلاً من استخدام المواد الكيميائية. وبالمثل، يتم إقران الرشاشات الذكية بكاميرات رؤية الحاسوب لتحديد الأعشاب الضارة لتطبيق مبيدات الأعشاب المستهدفة. 

الابتكار في الروبوتات الزراعية

الابتكار ضروري في أي قطاع، وهو الآن أكثر صلة بالزراعة من أي وقت مضى، حيث سيكون تبني تقنيات جديدة مثل الروبوتات عاملاً رئيسيًا في تغيير وجه الزراعة. بعد كل شيء، مع توسع عدد سكان العالم بوتيرة سريعة، أصبحت الابتكارات الجديدة في الزراعة ضرورية.

بينما قطعنا شوطًا طويلًا منذ اختراع أول الروبوتات الصناعية في الخمسينيات، فقد شهدت السنوات القليلة الماضية تقدمًا كبيرًا في تطبيقات الروبوتات في الزراعة. لذا، دعونا نلقي نظرة على بعض الابتكارات المهمة في الروبوتات الزراعية.

أتمتة المزارع

أتمتة المزارع تقلل من مدخلات البشر والأخطاء من خلال الجمع بين:

• الآلات الزراعية
• أنظمة الحاسوب
• الإلكترونيات
• المستشعرات الكيميائية
• إدارة البيانات 

من خلال استخدام الحصادات الآلية والجرارات الذاتية، يستفيد المزارعون من الموارد بفعالية ويحققون محاصيل أعلى.

الأتمتة هي بالفعل جزء رئيسي من عملية الزراعة، ولكن مع تزايد أهميتها في السنوات القادمة، سيسمح المستوى المتزايد من الأتمتة للمزارعين بالتركيز أكثر على الجوانب الإبداعية والمعقدة وغيرها من الجوانب الحرجة في أعمالهم. أيضًا، بفضل الأتمتة، يقضي معظم المزارعين الآن وقتًا أطول مع عائلاتهم مقارنةً بالماضي.

نظم المعلومات الجغرافية في الزراعة

تعتمد نظم المعلومات الجغرافية في الزراعة على تقنيات مثل الأقمار الصناعية لفهم أنواع ومواقع المحاصيل، ومستوى التسميد، وحالة التربة، والمعلومات ذات الصلة. من خلال الاستفادة من البيانات التي تولدها أجهزة الاستشعار عن بُعد للـ GIS والبرمجيات، يمكن للمزارعين اتخاذ قرارات مستنيرة.

بالإضافة إلى استخدام هذه التقنية لتحديد أفضل موقع لزرع المحاصيل في الحقل وتحسين تغذية التربة، يمكن لبرمجيات GIS أيضًا المساعدة في صحة الماشية، والخصوبة، والتغذية من خلال مراقبة حركة الحيوانات.

الزراعة العمودية

طريقة جديدة وشائعة للزراعة هي الزراعة العمودية أو الزراعة الداخلية، حيث تُزرع النباتات في بيئة مُنظمة بالكامل. هنا، تُلبى جميع احتياجات النبات من خلال توفير الماء والضوء والعناصر الغذائية صناعيًا باستخدام تقنيات الزراعة المائية (الهيدروبونيك)، والزراعة المائية المتكاملة (الأكوابونيك)، والزراعة الهوائية (الأيروبونيك).

تقلل الزراعة في بيئة مسيطرة (CEA) بشكل كبير من استهلاك المياه، وتحمي النباتات من الظروف الجوية السلبية، وتُعظم من استخدام المساحة للزراعة لتوفير محصول موثوق وعالي بينما تُستغل الموارد بفعالية وتقلل تكاليف العمالة من خلال استخدام الروبوتات في الحصاد والزراعة.

انقر هنا لمعرفة المزيد عن الزراعة العمودية.

الطائرات بدون طيار

تُصبح المركبات الجوية غير المأهولة أو الطائرات بدون طيار أكثر فائدة لمراقبة المحاصيل. باستخدام المستشعرات المتقدمة، يمكن للطائرات بدون طيار المساعدة في مراقبة نمو النباتات، واكتشاف إجهاد الأمراض، ومراقبة درجة حرارة الحقل، ورش المبيدات أو الماء أو الأسمدة في المواقع المطلوبة داخل الحقل. يمكن أيضًا استخدام هذه الأجهزة للتصوير والخصوبة الأرضية، وكذلك لمراقبة جودة التربة وضمان عدم تأثر المحاصيل بالعوامل البيئية مثل الجفاف أو الفيضانات.

في الوقت نفسه، في إدارة الماشية، تُستخدم الطائرات بدون طيار لمراقبة المراعي وتتبع تحركات الحيوانات على مساحات واسعة من الأرض. بعض الطائرات مجهزة بكاميرات تصوير حراري لاكتشاف الحيوانات المريضة ذات درجات حرارة الجسم المرتفعة. بهذه الطريقة، تساعد الطائرات بدون طيار المزارعين على الحصول على بيانات شاملة لاتخاذ قرارات في الوقت المناسب.

الملقحات الاصطناعية

التلقيح، وهو عملية تمكين الإخصاب وإنتاج البذور، أمر حيوي لبقاء العديد من المحاصيل. ومع ذلك، يواجه التلقيح العديد من التحديات، مثل فقدان المواطن، واستخدام المبيدات، وتراجع أعداد النحل.

نتيجة لذلك، يحدث ابتكار متزايد، مثل الحشرات الروبوتية التي تحاكي سلوك ومظهر الملقحات الطبيعية. هنا، تُزود الآلات الصغيرة بأجهزة استشعار، وكاميرات، والذكاء الاصطناعي (AI)، ومُحركات دقيقة تسمح لها بالطيران، والتنقل، وتلقيح الأزهار بشكل مستقل.

مقارنةً بالتلقيح اليدوي، فإن الحشرات الروبوتية المدعومة بالذكاء الاصطناعي ليست أكثر دقة فحسب، بل أكثر مرونة، وقابلة للتوسع، وتكلفة فعّالة، ويمكنها العمل في أي حالة طقس وأي بيئة. يمكن أيضًا برمجة هذه الملقحات لاستهداف محاصيل أو نباتات معينة، متجنبة التلقيح المتقاطع غير المرغوب فيه أو التلوث.

من خلال تقليل الضغط على الملقحات الطبيعية، تساعد الحشرات الروبوتية المدعومة بالذكاء الاصطناعي على استعادة النظم الإيكولوجية والتنوع البيولوجي بينما تخلق فرصًا جديدة للتعليم والبحث والابتكار في مجالات الروبوتات والتقنية الحيوية.

الطُرُق المخيفة بالليزر

في الماضي، كان المزارعون يعتمدون على الفزاعة التقليدية لإبعاد الطيور أو القوارض المزعجة التي قد تشكل تهديدًا للمحاصيل في الحقول المفتوحة. لكن اليوم، يتجه المزارعون إلى الأجهزة عالية التقنية المزودة بأجهزة استشعار حركة لمنع الطيور من نهب المحاصيل.

ساعد باحث من جامعة رود آيلاند في تصميم فزاعة ليزرية، تُسقط ضوءًا ليزريًا أخضر، وهو ما تكون الطيور حساسة له. غير مرئي للبشر تحت ضوء الشمس، يمكنه إطلاق شعاع ليزر بطول 600 قدم عبر الحقل لإخافة الطيور. تُحفظ الفزاعة الليزرية داخل دلو بلاستيكي لحمايتها من العوامل الجوية وتُثبت على عمود قابل للتعديل.

تقنية تربية الماشية

تمكّن تقنيات تربية الماشية الناشئة المزارعين من تبسيط إدارة المزرعة، وتحسين رعاية الحيوانات، وزيادة الإنتاجية. على سبيل المثال، من خلال توظيف الروبوتات، والبيانات الضخمة، والذكاء الاصطناعي، تقوم شركات التكنولوجيا بأتمتة مهام مثل تركيبات الألبان لحلب الأبقار دون تدخل بشري، وأنظمة التغذية لتوفير مزيج غذائي مخصص لاحتياجات الحيوانات وبكميات مناسبة، وأنظمة التنظيف لإزالة النفايات وخلق بيئات نظيفة وخالية من الأمراض.

في صناعة الألبان، تطور الشركات مستشعرات لمراقبة إنتاج الحليب وجودته في الوقت الفعلي، والصحة، وهرمونات الحمل. وفقًا للتقارير، يستخدم 12٪ من مزارع الألبان الروبوتات، ومن المتوقع أن يرتفع هذا إلى 20٪ خلال السنوات الخمس القادمة. في الوقت نفسه، تساعد الأسوار الافتراضية المزارع على نقل الحيوانات التي ترتدي مستشعرًا عن بُعد.

الشركات

مع كل هذا الابتكار الذي يحدث في صناعة الروبوتات الزراعية، دعونا الآن نلقي نظرة على بعض اللاعبين البارزين والرائدين:

1. FarmWise

مبتكر رائد في مجال تكنولوجيا الزراعة والروبوتات، جمعت FarmWise 73.9 مليون دولار في 9 جولات تمويل، وفقًا لـ CB Insights. تستخدم الشركة مزيجًا من الذكاء الاصطناعي، ورؤية الحاسوب، والروبوتات لتطوير منتجاتها التي تهدف إلى إزالة الأعشاب الضارة دون استخدام المواد الكيميائية وإجراء عمليات جمع البيانات في مزارع الخضروات. 

مؤخرًا، قدمت الشركة أداة إزالة الأعشاب الجديدة، Vulcan، في معرض World Ag Expo 2023، والتي تستخدم رؤية الحاسوب ونماذج التعلم العميق لإزالة الأعشاب بدقة عالية. 

2. Deere & Company

هذه الشركة المتداولة علنًا معروفة بآلاتها الزراعية التقليدية وتقوم بنشر تقنيات مثل الذكاء الاصطناعي، وإنترنت الأشياء، والروبوتات، وتعلم الآلة، والبيانات الضخمة، وغيرها، لاتخاذ قرارات مستندة إلى البيانات. تُتداول أسهم John Deere عند 382.20 دولار، وقد انخفضت بنسبة 10.86٪ منذ بداية العام (YTD). 

DE مخطط السعر

تبلغ القيمة السوقية للشركة 110.07 مليار وتدفع عائدًا على الأرباح بنسبة 1.41٪ مع نسبة السعر إلى الأرباح (TTM) قدرها 11.30 وعائد حقوق الملكية (TTM) بنسبة 47.73٪. للربع الثالث المنتهي في 30 يوليو 2023، أبلغت John Deere عن صافي دخل قدره 2.978 مليار دولار.

3. Carbon Robotics

المبتكر الرائد في مجال الروبوتات الزراعية، تستخدم Carbon Robotics الذكاء الاصطناعي، ورؤية الحاسوب، والروبوتات، والليزر لتمكين المزارعين من تبسيط عملية مكافحة الأعشاب الضارة. تقدم الشركة آلة إزالة أعشاب ليزرية ذاتية للزراعة التجارية تستخدم التعلم العميق لتحديد وإزالة النباتات غير المرغوب فيها. 

كما أنها في طريقها لتوزيع LaserWeeder إلى 17 ولاية أمريكية وثلاث مقاطعات كندية. في أبريل من هذا العام، جمعت Carbon Robotics 30 مليون دولار، ليصل إجمالي التمويل إلى 67 مليون دولار، لتسريع تصنيعها وتوسيعها الدولي.

4. Trimble

انخفضت أسهم Trimble (TRMB)، الشركة التي تصنع تقنيات روبوتية ومستقلة لمعدات المزارع، بنسبة 16.12٪ هذا العام حيث تُتداول عند 42.41 دولار مع نسبة السعر إلى الأرباح (TTM) قدرها 31.61 وعائد حقوق الملكية (TTM) بنسبة 8.16٪. للربع الثالث من عام 2023، أبلغت الشركة عن إيرادات قدرها 957.3 مليون دولار، بزيادة 8.2٪ مقارنةً بالعام السابق، وأرباح غير محاسبية قدرها 68 سنتًا للسهم. 

في نهاية الربع، كان لدى Trimble 216.8 مليون دولار نقدًا وما يعادله، وكان إجمالي ديونها 3.05 مليار دولار. مع تسارع السباق بين شركات معدات المزارع لأتمتة الزراعة، أعلنت شركة AGCO Corp (AGCO.N) مؤخرًا أنها ستستحوذ على حصة 85٪ في أعمال Trimble الزراعية مقابل 2 مليار دولار.

5. AgEagle Aerial Systems Inc. 

تقدم هذه الشركة، التي يقدّر عدد موظفيها بـ 150، حلولًا قائمة على الطائرات بدون طيار لتمكين المزارعين من تحسين إدارة المحاصيل. بالإضافة إلى الزراعة، تقدم الشركة حلول طائرات بدون طيار شاملة في قطاعات الطاقة، والبناء، والحكومات. 

UAVS مخطط السعر

في سبتمبر، أطلقت AgEagle نظامها الجوي غير المأهول ذو الجناح الثابت طائرة eBee VISION. بقيمة سوقية تبلغ 15.83 مليون دولار، تُتداول أسهم AgEagle (UAVS) عند 0.13 دولار مع نسبة السعر إلى الأرباح (TTM) قدرها -0.22. في أغسطس، أبلغت الشركة عن انخفاض ملحوظ في إيرادات الربع الثاني إلى 3.28 مليون دولار بعد أن شهدت إيراداتها نموًا بنسبة 95.62٪ العام الماضي.

الإيجابيات والسلبيات للروبوتات الزراعية

أتمتة الأنظمة الزراعية تأتي مع عدد من الفوائد:

• على عكس البشر، يمكن للروبوتات العمل بسرعة أكبر ولمدة أطول دون الشعور بالملل أو التعب، ولا تحتاج إلى فترات راحة، ولا يحدث انخفاض في الإنتاجية، ولا خطر الإصابة.

• من خلال تقليل النفايات وتكلفة العمالة وتشغيل المزرعة، تُعد الروبوتات الزراعية طريقة فعّالة من حيث التكلفة. 

• نظرًا لأن الروبوتات لا تتعرض لأخطاء بشرية، يمكنها أداء كل من المهام المتكررة والمهام المعقدة بدقة واحترافية طوال العملية.

• مع الروبوتات، لا تحتاج للقلق بشأن نقص العمالة للمهام الموسمية أو ترك المحاصيل في الأرض دون تعبئتها في الوقت المناسب للتوزيع.

• بفضل قدراتهم المتقدمة على الإدراك، واتخاذ القرار المستقل، والتنفيذ الدقيق، يمكن للروبوتات تحقيق أهداف إنتاجية دقيقة وفعّالة حتى في بيئات معقدة وقاسية وخطرة. 

ومع ذلك، فإن أتمتة الأنظمة الزراعية ليست خالية من العيوب:

• أكبر قلق بشأن الروبوتات هو أنها مكلفة. بينما يمكن تعويض التكلفة من خلال تحسين الكفاءة والمحصول، إلا أنها لا تزال تمثل نفقات أولية ضخمة، على الرغم من أن التكاليف ستنخفض مع تقدم التكنولوجيا.

• تحتاج الروبوتات أيضًا إلى الكهرباء والصيانة الدورية لتشغيلها، مما يزيد من تكلفة استخدامها.

• تتطلب الروبوتات الزراعية خوارزميات معقدة لتعمل في أي مهمة، مما يعني أيضًا أن المزارعين يحتاجون إلى تدريب قبل استخدامها.

الخلاصة

كما رأينا، أصبحت الروبوتات تجذب اهتمام كل من الباحثين والصناعة بشكل متزايد، مما أدى إلى التطور السريع للروبوتات الزراعية. من خلال دمج الإدراك، واتخاذ القرار، والتحكم، وتقنيات التنفيذ، تم تحقيق تحسينات كبيرة.

هذا منطقي في ظل تزايد عدد السكان ونقص الأراضي والمياه المتزايد، حيث تلعب الروبوتات الزراعية دورًا فريدًا وأساسيًا من خلال تقديم طريقة أكثر ذكاءً وأمانًا وإنتاجية للزراعة!