Η ρομποτική στη γεωργία: εφαρμογές, δυνατότητες και περιορισμοί το 2023

Η γεωργία αναζητά τρόπους εξοικονόμησης πόρων, βελτίωσης της παραγωγής και περιορισμού των απωλειών. Η ρομποτική είναι ένα από τα διαθέσιμα εργαλεία. Η ανάλυση που ακολουθεί παρουσιάζει τεχνολογίες και εταιρικά στοιχεία από το 2023.

Ορισμένες γεωργικές και κτηνοτροφικές εργασίες μπορούν να αυτοματοποιηθούν με στόχο τη βελτίωση της παραγωγικότητας και της περιβαλλοντικής επίδοσης. Τα οφέλη εξαρτώνται από την καλλιέργεια, το κόστος και την εφαρμογή.

Η ρομποτική στη γεωργία 

Η χειρωνακτική εργασία μπορεί να είναι απαιτητική, ιδίως σε εποχικές δραστηριότητες. Αυτό δεν σημαίνει ότι κάθε εκμετάλλευση χωρίς ρομπότ είναι ασύμφορη ή στερείται μετεωρολογικών και εδαφολογικών πληροφοριών. Οι παραγωγοί χρησιμοποιούν διαφορετικούς συνδυασμούς γνώσης, μηχανημάτων και δεδομένων.

Αισθητήρες, συνδεδεμένες συσκευές, συστήματα δεδομένων, αλγόριθμοι, ρομπότ και μη επανδρωμένα αεροσκάφη μπορούν να υποστηρίξουν συγκεκριμένες εργασίες. Δεν είναι όλα αυτά τα συστήματα ρομπότ ούτε βασίζονται όλα στην τεχνητή νοημοσύνη.

Μπορούν να εξοικονομήσουν χρόνο και εισροές, αλλά απαιτούν κατάλληλο σχεδιασμό, συντήρηση και έλεγχο της οικονομικής τους απόδοσης.

Η μελλοντική ζήτηση τροφίμων αποτελεί έναν παράγοντα ενδιαφέροντος. Σύμφωνα με την τότε πληθυσμιακή πρόβλεψη του ΟΗΕ, ο πληθυσμός μπορούσε να αυξηθεί από περίπου 8 δισ. το 2022 σε 9,7 δισ. το 2050. Πρόκειται για πρόβλεψη εκείνης της περιόδου, όχι για σημερινό πληθυσμό ή τον μοναδικό παράγοντα της ζήτησης.

Σε έκθεση του 2023, η MarketsandMarkets εκτιμούσε την αγορά γεωργικών ρομπότ σε 13,5 δισ. δολάρια και προέβλεπε 40,1 δισ. το 2028. Ήταν εκτίμηση και πρόβλεψη με συγκεκριμένο ορισμό αγοράς, όχι εγγυημένη εξέλιξη. Η αναφορά σε υψηλή συμμετοχή της Βόρειας Αμερικής δεν τεκμηριώνεται απλώς από την αυτοματοποίηση άσχετων κλάδων, όπως το ηλεκτρονικό εμπόριο. 

Εφαρμογές στη γεωργική παραγωγή

Τα συστήματα διαφέρουν σημαντικά ως προς το έργο που εκτελούν, την ωριμότητα και την ανάγκη ανθρώπινης επίβλεψης.

Αυτόνομα ή υποβοηθούμενα τρακτέρ μπορούν να εκτελούν καθορισμένες εργασίες στο χωράφι. Χρησιμοποιούν δεδομένα θέσης και αισθητήρες· το GPS από μόνο του δεν αναγνωρίζει ζώα ή απρόβλεπτα εμπόδια. Σχετικό πεδίο είναι η τεχνολογία αυτόνομης οδήγησης, αλλά οι γεωργικές εφαρμογές έχουν δικές τους συνθήκες και περιορισμούς.

Στη συγκομιδή και συσκευασία υπάρχουν ρομποτικές εφαρμογές για ορισμένα προϊόντα. Η ταχύτητα, η ζημιά στον καρπό, η ωρίμανση και η οικονομική αποδοτικότητα αξιολογούνται ανά καλλιέργεια. Δεν βελτιώνεται αυτόματα κάθε απόδοση.

Στην κτηνοτροφία αυτοματοποιούνται εργασίες όπως το άρμεγμα, η διανομή ζωοτροφής και η παρακολούθηση της βόσκησης. Έτσι μπορεί να μειώνεται η επαναλαμβανόμενη εργασία, ενώ παραμένουν απαραίτητες η φροντίδα των ζώων και η επίβλεψη.

Εξειδικευμένα συστήματα παρακολουθούν καλλιέργειες ή μετρούν εδαφικές παραμέτρους, όπως το pH με κατάλληλους αισθητήρες. Άλλες εφαρμογές αφορούν κλάδεμα, ζιζανιοκτονία, φυτοπροστασία και άρδευση, ανάλογα με τον εξοπλισμό.

Η μηχανική αφαίρεση ζιζανίων και οι στοχευμένοι ψεκασμοί είναι διαφορετικές μέθοδοι. Η υπολογιστική όραση μπορεί να αναγνωρίζει φυτά ώστε να κατευθύνει εργαλεία ή να περιορίζει τον ψεκασμό στις επιλεγμένες θέσεις. 

Πεδία καινοτομίας

Η καινοτομία μπορεί να βοηθήσει στην αντιμετώπιση ελλείψεων εργατικού δυναμικού και περιορισμών σε νερό ή γη. Η επιλογή όμως πρέπει να βασίζεται στις ανάγκες κάθε εκμετάλλευσης.

Το 2023 συνυπήρχαν εμπορικές εφαρμογές και ερευνητικά πρωτότυπα. Η διάκριση είναι ουσιαστική για την αξιολόγηση του κόστους, της διαθεσιμότητας και των προσδοκιών.

Αυτοματοποίηση της εκμετάλλευσης

Ένα σύστημα αυτοματοποίησης μπορεί να συνδυάζει:

• Γεωργικά μηχανήματα
• Υπολογιστικά συστήματα
• Ηλεκτρονικά εξαρτήματα
• Χημικούς και άλλους αισθητήρες
• Διαχείριση δεδομένων 

Αυτοματοποιημένες μηχανές μπορούν να βελτιώσουν την ακρίβεια και τη χρήση πόρων. Η αύξηση της παραγωγής εξαρτάται από τις συνθήκες και δεν είναι εγγυημένη.

Η εξοικονόμηση χρόνου μπορεί να επιτρέψει στους παραγωγούς να ασχοληθούν με άλλες εργασίες. Δεν τεκμηριώνεται ότι οι περισσότεροι αγρότες περνούν ήδη περισσότερο χρόνο με την οικογένειά τους χάρη στα ρομπότ. Η συντήρηση και η διαχείριση δημιουργούν επίσης απαιτήσεις.

Γεωγραφικά συστήματα πληροφοριών

Τα GIS συνδυάζουν χωρικά δεδομένα, χάρτες και πληροφορίες από δορυφόρους ή άλλες πηγές. Μπορούν να υποστηρίξουν αποφάσεις για καλλιέργειες και εισροές. Η τηλεπισκόπηση δεν μετρά από μόνη της κάθε θρεπτικό στοιχείο του εδάφους.

Η χαρτογράφηση και η παρακολούθηση μετακινήσεων μπορούν να βοηθήσουν στη διαχείριση βοσκοτόπων και κοπαδιών. Δεν αντικαθιστούν την κτηνιατρική αξιολόγηση ή τη μέτρηση διατροφικών αναγκών.

Κάθετη καλλιέργεια

Στην κάθετη καλλιέργεια χρησιμοποιούνται διαδοχικά επίπεδα παραγωγής. Δεν ταυτίζεται με κάθε καλλιέργεια σε κλειστό χώρο. Υδροπονία, αεροπονία και ενυδρειοπονία είναι διαφορετικές τεχνικές, συχνά χωρίς έδαφος, με διαφορετική παροχή νερού και θρεπτικών συστατικών.

Η γεωργία ελεγχόμενου περιβάλλοντος μπορεί να εξοικονομεί νερό και χώρο και να περιορίζει την έκθεση στον καιρό. Ο φωτισμός, ο κλιματισμός, το αρχικό κόστος και οι απαιτήσεις της καλλιέργειας επηρεάζουν όμως την οικονομική και περιβαλλοντική επίδοση. Η ρομποτική δεν εγγυάται χαμηλότερο συνολικό κόστος.

Περισσότερα για την κάθετη καλλιέργεια.

Μη επανδρωμένα αεροσκάφη

Τα drones συλλέγουν εικόνες και άλλες μετρήσεις για την ανάπτυξη και την κατάσταση των καλλιεργειών. Ανάλογα με τον εξοπλισμό και τους κανόνες χρήσης, μπορούν επίσης να εκτελούν στοχευμένους ψεκασμούς. Η παρακολούθηση βοηθά στον εντοπισμό προβλημάτων· δεν αποτρέπει από μόνη της ξηρασία, πλημμύρες ή ασθένειες.

Στην κτηνοτροφία μπορούν να βοηθούν στον εντοπισμό ζώων και την παρατήρηση βοσκοτόπων. Οι θερμικές εικόνες είναι ενδείξεις που απαιτούν ερμηνεία και δεν αποτελούν από μόνες τους διάγνωση ασθένειας.

Ρομποτικά συστήματα επικονίασης

Η επικονίαση συμβάλλει στη γονιμοποίηση και στην παραγωγή σπόρων πολλών καλλιεργειών. Η προστασία των φυσικών επικονιαστών και των ενδιαιτημάτων τους παραμένει σημαντική. 

Η έρευνα εξετάζει διαφορετικές προσεγγίσεις, από επίγεια ρομπότ θερμοκηπίου έως μικρά πτητικά πρωτότυπα. Ορισμένα χρησιμοποιούν αισθητήρες, κάμερες ή τεχνητή νοημοσύνη, αλλά δεν διαθέτει κάθε μικροσκοπικό ρομπότ πλήρη αυτόνομη πλοήγηση και αποδεδειγμένη δυνατότητα επικονίασης στο χωράφι. 

Το 2023, πτητικά ερευνητικά πρωτότυπα δεν αποτελούσαν καθολικά διαθέσιμη λύση για κάθε καλλιέργεια και καιρό. Οι εμπορικές εφαρμογές επικονίασης σε συγκεκριμένα θερμοκήπια πρέπει να διακρίνονται από αυτήν την έρευνα. Η ακρίβεια, το κόστος και η παραγωγική αποτελεσματικότητα χρειάζονται έλεγχο ανά περίπτωση.

Η ρομποτική επικονίαση δεν αποκαθιστά αυτομάτως τα οικοσυστήματα ή τη βιοποικιλότητα. Μπορεί να αποτελέσει συμπληρωματικό εργαλείο, ενώ η διατήρηση φυσικών επικονιαστών παραμένει ανεξάρτητη ανάγκη.

Συστήματα λέιζερ για απομάκρυνση πτηνών

Συστήματα αποτροπής χρησιμοποιούνται για να περιορίζουν ζημιές από πτηνά. Τα παραδοσιακά σκιάχτρα και οι συσκευές λέιζερ διαφέρουν· δεν αποτελούν καθολική λύση για όλα τα πτηνά και τα τρωκτικά.

Η Rebecca Brown του University of Rhode Island δοκίμασε διάταξη με κινούμενη πράσινη δέσμη σε χωράφια καλαμποκιού πλάτους έως περίπου 183 μέτρων, δηλαδή 600 ποδιών. Η δέσμη σάρωνε πάνω από την καλλιέργεια και το περίβλημα προστάτευε τα ηλεκτρονικά. Τα αποτελέσματα εξαρτώνταν από τη γεωμετρία του χωραφιού και δεν εξασφάλιζαν πλήρη απομάκρυνση. Το ότι η δέσμη δεν διακρίνεται εύκολα στο φως της ημέρας δεν σημαίνει ότι είναι ακίνδυνη.

Τεχνολογία στην κτηνοτροφία

Αυτόματα συστήματα αρμέγματος, διανομής ζωοτροφών και καθαρισμού μπορούν να μειώνουν επαναλαμβανόμενες εργασίες. Οι ποσότητες τροφής χρειάζονται σωστό προγραμματισμό και η καθαριότητα δεν δημιουργεί περιβάλλον απαλλαγμένο από κάθε ασθένεια.

Αισθητήρες μπορούν να παρακολουθούν γαλακτοπαραγωγή, δραστηριότητα και ορισμένους δείκτες υγείας ή αναπαραγωγής. Το άρθρο ανέφερε ποσοστά υιοθέτησης 12% και μελλοντικά 20%, χωρίς σαφή γεωγραφία ή βάση μέτρησης· δεν τεκμηριώνονται ως παγκόσμιο δεδομένο. Οι εικονικοί φράχτες χρησιμοποιούν συσκευές στα ζώα για καθοδήγηση και παρακολούθηση, όχι φυσική μετακίνησή τους από απόσταση.

Εταιρικά παραδείγματα του 2023

Τα ακόλουθα στοιχεία παρουσιάζουν εκείνη την περίοδο. Οι τιμές μετοχών και οι δείκτες είναι ιστορικές αναφορές, ενώ τα ενσωματωμένα διαγράμματα μπορεί να ενημερώνονται. Δεν αποτελούν επενδυτική σύσταση.

1. FarmWise

Η FarmWise ανέπτυσσε συστήματα γεωργικής τεχνολογίας. Το άρθρο παρέθετε 73,9 εκατ. δολάρια σε εννέα γύρους χρηματοδότησης από τη βάση CB Insights. Πρόκειται για καταγραφή που επικαλούνταν τότε το άρθρο, όχι επιβεβαιωμένο σημερινό συνολικό ποσό. Η εταιρεία αξιοποιούσε υπολογιστική όραση και μηχανικά εργαλεία για επιλεκτική αφαίρεση ζιζανίων σε λαχανικά. 

Στις 14 Φεβρουαρίου 2023, η FarmWise παρουσίασε το Vulcan στο World Ag Expo. Ήταν εξάρτημα μηχανικής ζιζανιοκτονίας με υπολογιστική όραση και μοντέλα βαθιάς μάθησης. Η αυτοματοποιημένη αναγνώριση φυτών δεν σημαίνει ότι κάθε μηχάνημα κινείται χωρίς οδηγό. 

2. Deere & Company

Η Deere & Company, γνωστή με το εμπορικό σήμα John Deere, κατασκευάζει γεωργικά μηχανήματα και αναπτύσσει τεχνολογίες αυτοματοποίησης. Η τιμή 382,20 δολάρια και η μεταβολή −10,86% από την αρχή του έτους ήταν στιγμιότυπο που παρέθετε το άρθρο το 2023, όχι τρέχουσα τιμή ή απόδοση. 

DE Διάγραμμα τιμής

Στο ίδιο ιστορικό στιγμιότυπο αναφέρονταν κεφαλαιοποίηση 110,07 δισ. δολαρίων, μερισματική απόδοση 1,41%, P/E δωδεκαμήνου 11,30 και ROE 47,73%. Οι δείκτες αυτοί δεν είναι σημερινές μετρήσεις ή εγγυημένες αποδόσεις. Για το οικονομικό τρίμηνο που έληξε στις 30 Ιουλίου 2023, η εταιρεία ανακοίνωσε καθαρά κέρδη 2,978 δισ. δολαρίων.

3. Carbon Robotics

Η Carbon Robotics χρησιμοποιεί υπολογιστική όραση και λέιζερ για την αναγνώριση και εξάλειψη ζιζανίων. Το εμπορικό LaserWeeder του 2022–2023 ήταν εξάρτημα τρακτέρ. Διαφέρει από το αυτόνομο πρωτότυπο του 2021, το οποίο παρουσιαζόταν σε επιδείξεις. Η αυτόματη στόχευση δεν ισοδυναμεί με αυτόνομη οδήγηση.

Τον Απρίλιο του 2023, η εταιρεία ανακοίνωσε χρηματοδότηση 30 εκατ. δολαρίων, ανεβάζοντας το τότε σύνολο στα 67 εκατ. δολάρια. Η αναφορά σε 17 αμερικανικές πολιτείες και τρεις καναδικές επαρχίες περιέγραφε σχέδιο παραδόσεων εκείνης της περιόδου, όχι σημερινή κάλυψη ή απόδειξη ότι είχαν ολοκληρωθεί όλες οι παραδόσεις.

4. Trimble

Για την Trimble (TRMB), το άρθρο παρέθετε ιστορικά τιμή 42,41 δολάρια, μεταβολή −16,12%, P/E 31,61 και ROE 8,16%. Δεν είναι τρέχοντα μεγέθη. Στο τρίτο τρίμηνο του 2023 η εταιρεία ανακοίνωσε έσοδα 957,3 εκατ. δολαρίων, περίπου 8,2% υψηλότερα από το προηγούμενο έτος. Τα προσαρμοσμένα κέρδη ανά μετοχή ήταν 0,68 δολάρια εκτός GAAP, έναντι 0,30 δολαρίων με GAAP.

Το άρθρο ανέφερε στο τέλος εκείνου του τριμήνου διαθέσιμα και ισοδύναμα 216,8 εκατ. δολαρίων και χρέος περίπου 3,05 δισ. Στις 28 Σεπτεμβρίου 2023, η AGCO ανακοίνωσε συμφωνία για 85% σε κοινοπραξία με γεωργικά περιουσιακά στοιχεία της Trimble, έναντι 2 δισ. δολαρίων και εισφοράς της JCA Technologies. Δεν επρόκειτο για αγορά του 85% ολόκληρης της Trimble. Η συναλλαγή ολοκληρώθηκε τον Απρίλιο του 2024.

5. AgEagle Aerial Systems Inc. 

Η AgEagle παρείχε λύσεις μη επανδρωμένων αεροσκαφών και δεδομένων για γεωργικές και άλλες χρήσεις, όπως υποδομές και κρατικές υπηρεσίες. Ο εκτιμώμενος αριθμός 150 εργαζομένων στο αρχικό άρθρο δεν πρέπει να διαβάζεται ως σημερινή επιβεβαιωμένη μέτρηση. 

UAVS Διάγραμμα τιμής

Στις 6 Σεπτεμβρίου 2023 παρουσιάστηκε το eBee VISION, αεροσκάφος σταθερής πτέρυγας με έμφαση στην επιτήρηση, όχι αποκλειστικά στη γεωργία. Το άρθρο παρέθετε ιστορικά κεφαλαιοποίηση 15,83 εκατ. δολαρίων, τιμή 0,13 δολάρια και αρνητικό P/E −0,22. Μεταγενέστερες εταιρικές πράξεις δυσκολεύουν την άμεση σύγκριση τιμών. Ανέφερε επίσης έσοδα δεύτερου τριμήνου 2023 περίπου 3,28 εκατ. δολαρίων και αύξηση 95,62% για το προηγούμενο έτος, δηλαδή το 2022. Αρνητικό P/E δεν υποδηλώνει κερδοφορία.

Πλεονεκτήματα και περιορισμοί

Ανάλογα με την εφαρμογή, πιθανά οφέλη είναι:

• Περιορισμός της μονότονης ή σωματικά απαιτητικής εργασίας. Τα μηχανήματα μπορούν να λειτουργούν για μεγαλύτερα διαστήματα σε κατάλληλες συνθήκες, αλλά χρειάζονται τροφοδοσία, συντήρηση και ασφαλή λειτουργία.

• Μείωση ορισμένων απωλειών και εισροών. Η συνολική οικονομική ωφέλεια εξαρτάται και από το κόστος αγοράς, εγκατάστασης και χρήσης. 

• Επαναληψιμότητα και ακρίβεια σε συγκεκριμένα έργα. Ρομπότ και λογισμικό μπορούν επίσης να κάνουν σφάλματα αναγνώρισης, ρύθμισης ή εκτέλεσης.

• Μερική αντιμετώπιση ελλείψεων προσωπικού σε ορισμένες εργασίες. Δεν εξαλείφεται αυτόματα κάθε πρόβλημα εποχικής στελέχωσης ή έγκαιρης συγκομιδής.

• Υποστήριξη εργασιών σε δύσκολες συνθήκες μέσα στα όρια του σχεδιασμού. Η παρουσία μηχανημάτων δεν καταργεί τον κίνδυνο ατυχήματος. 

Στους περιορισμούς περιλαμβάνονται:

• Υψηλή αρχική επένδυση. Η πιθανή εξοικονόμηση πρέπει να συγκρίνεται με το συνολικό κόστος· δεν είναι βέβαιο ότι κάθε τεχνολογία θα φθηνύνει ή θα αποσβεστεί.

• Ανάγκες ενέργειας, συντήρησης, ανταλλακτικών και τεχνικής υποστήριξης. Αυτές επηρεάζουν τη διαθεσιμότητα και το κόστος.

• Εκπαίδευση, σωστή ρύθμιση και προσαρμογή στη συγκεκριμένη εργασία. Δεν μπορεί κάθε αλγόριθμος ή ρομπότ να εκτελεί οποιοδήποτε γεωργικό έργο.

Συμπέρασμα

Το 2023, η γεωργική ρομποτική περιλάμβανε τόσο ώριμες εφαρμογές όσο και πειραματικές τεχνολογίες. Η σύνδεση αισθητήρων, ελέγχου και μηχανισμών εκτέλεσης δημιουργεί δυνατότητες, με διαφορετικό βαθμό ετοιμότητας ανά χρήση.

Η αξιολόγηση πρέπει να συνδέει τις ανάγκες παραγωγής με το κόστος, τις υποδομές, την ασφάλεια και τις περιβαλλοντικές επιπτώσεις. Η ρομποτική μπορεί να υποστηρίξει τους παραγωγούς, χωρίς να εγγυάται μόνη της υψηλότερη απόδοση ή βιωσιμότητα.