Robotiikka maataloudessa: vuoden 2023 sovellukset ja rajoitukset

Maatalous etsii keinoja tehostaa tuotantoa, säästää resursseja ja vähentää hävikkiä. Robotiikka on yksi työkalu tähän. Artikkeli käsittelee vuoden 2023 teknologiaa ja yritystietoja.

Tiettyjä viljelyn ja kotieläintuotannon tehtäviä voidaan automatisoida tavoitteena tuottavuuden ja ympäristösuorituskyvyn parantaminen. Hyödyt riippuvat käyttökohteesta, kustannuksista ja toteutuksesta.

Robotiikka maataloudessa 

Käsityö voi olla hidasta ja kuormittavaa etenkin sesonkiaikana. Robottien puuttuminen ei kuitenkaan tee tilasta automaattisesti kannattamatonta tai tarkoita säätietojen ja maaperätiedon puutetta. Viljelijät yhdistävät erilaisia koneita, tietolähteitä ja osaamista.

Anturit, verkkoon liitetyt laitteet, tietojärjestelmät, algoritmit, robotit ja droonit voivat tukea yksittäisiä tehtäviä. Ne eivät kaikki ole robotteja, eivätkä kaikki järjestelmät käytä tekoälyä.

Järjestelmät voivat säästää aikaa ja tuotantopanoksia. Ne vaativat silti suunnittelua, huoltoa ja taloudellisuuden arviointia.

Ruoan tuleva kysyntä lisää kiinnostusta tuotantomenetelmiin. Tuolloin julkaistussa YK:n väestöennusteessa arvioitiin kasvua vuoden 2022 noin kahdeksasta miljardista 9,7 miljardiin vuonna 2050. Luku kuvaa sen ajan ennustetta, ei nykyistä väestöä tai ainoaa ruoan kysyntään vaikuttavaa tekijää.

Vuoden 2023 markkinaennusteen mukaan maatalousrobottien markkina voisi kasvaa 13,5 miljardista dollarista 40,1 miljardiin vuoteen 2028 mennessä. Ennusteen julkaisi MarketsandMarkets. Kyse oli määriteltyyn markkinaan perustuvasta arviosta, ei varmistuneesta tulevasta tuloksesta. Pohjois-Amerikan osuutta ei voi selittää pelkästään muiden toimialojen, kuten verkkokaupan, robotiikalla. 

Maatalousrobotiikan käyttökohteita

Järjestelmät eroavat tehtävän, kaupallisen valmiuden ja valvontatarpeen mukaan. Käyttökelpoisuus on arvioitava tuotantokohtaisesti.

Automaattiset tai kuljettajaa avustavat traktorit voivat suorittaa rajattuja peltotöitä. Paikannus ja havaintoanturit tukevat toimintaa; GPS ei yksin tunnista eläimiä tai odottamattomia esteitä. Aihe liittyy itseajoteknologiaan, mutta maatalouskäytöllä on omat olosuhteensa ja rajoituksensa.

Sadonkorjuussa ja pakkaamisessa on robottisovelluksia tietyille kasveille. Nopeus, poimintavauriot, kypsyyden tunnistus ja taloudellisuus vaihtelevat. Robotit eivät automaattisesti kasvata jokaista satoa.

Kotieläintuotannossa voidaan automatisoida esimerkiksi lypsyä, rehun jakelua ja laidunnuksen seurantaa. Toistuvan työn vähentäminen voi vapauttaa aikaa muihin tehtäviin, mutta eläinten hoito ja valvonta ovat edelleen tarpeen.

Erikoisjärjestelmät voivat seurata kasvustoja tai mitata maaperän ominaisuuksia, kuten pH:ta sopivalla anturilla. Muita sovelluksia ovat leikkaaminen, kitkentä, kasvinsuojelu ja kastelu. Tehtävä riippuu laitteistosta.

Mekaaninen kitkentä ja kohdennettu ruiskutus ovat eri menetelmiä. Konenäkö voi ohjata työkalua rikkakasviin tai rajata torjunta-aineen levityksen valittuun kohtaan.

Innovaatioita maatalousrobotiikassa

Uudet menetelmät voivat auttaa työvoimapulassa sekä veden ja maan käytössä. Valinnan on kuitenkin vastattava tilan todellisia tarpeita.

Vuonna 2023 alalla oli sekä kaupallisia järjestelmiä että tutkimusprototyyppejä. Näiden erottaminen auttaa arvioimaan saatavuutta, kustannuksia ja odotuksia.

Maatilan automaatio

Automaatiojärjestelmä voi yhdistää seuraavia osia:

• Maatalouskoneita
• Tietokonejärjestelmiä
• Elektroniikkaa
• Kemiallisia ja muita antureita
• Tiedonhallintaa 

Automaattiset koneet voivat parantaa tarkkuutta ja resurssien käyttöä. Suurempi sato ei kuitenkaan ole taattu seuraus.

Ajansäästö voi antaa mahdollisuuden muihin töihin. Väite, että useimmat viljelijät viettäisivät jo robottien ansiosta enemmän aikaa perheensä kanssa, jäi ilman näyttöä. Huolto ja järjestelmien hallinta vaativat myös työtä.

Paikkatietojärjestelmät

GIS tarkoittaa paikkatietojärjestelmää, ei pelkästään maanmittausjärjestelmää. Se yhdistää karttoja ja sijaintiin liittyviä tietoja esimerkiksi satelliiteista. Tieto voi tukea viljelypäätöksiä, mutta kaukokartoitus ei yksin mittaa kaikkia maaperän ravinteita.

Kartoitus ja eläinten liikkeiden seuranta voivat auttaa laidunten ja karjan hallinnassa. Ne eivät korvaa eläinlääkärin tutkimusta tai ravinnontarpeen arviointia.

Kerrosviljely

Kerrosviljelyssä kasvustoja sijoitetaan päällekkäisiin tasoihin. Se ei tarkoita kaikkea sisäviljelyä. Vesi-, aero- ja akvaponinen viljely ovat erilaisia, usein maattomia menetelmiä veden ja ravinteiden toimittamiseen.

Hallittu kasvuympäristö voi säästää vettä ja tilaa sekä vähentää sääaltistusta. Valaistus, ilmanvaihto, jäähdytys, investointi ja kasvilaji vaikuttavat kuitenkin kannattavuuteen ja ympäristövaikutuksiin. Robotiikka ei takaa pienempiä kokonaiskustannuksia.

Lue lisää kerrosviljelystä.

Droonit

Droonit keräävät kuvia ja mittauksia kasvustojen kehityksestä ja kunnosta. Varustuksen ja käyttösääntöjen mukaan niitä voidaan käyttää myös kohdennettuun ruiskutukseen. Seuranta auttaa havaitsemaan ongelmia, mutta ei itsessään estä kuivuutta, tulvia tai tauteja.

Kotieläintuotannossa droonit voivat auttaa eläinten paikantamisessa ja laidunten tarkastelussa. Lämpökuva on tulkittava havainto, ei itsenäinen sairausdiagnoosi.

Robottipölyttäjät

Pölytys tukee monien viljelykasvien hedelmöitystä ja siementuotantoa. Luonnollisten pölyttäjien ja niiden elinympäristöjen suojeleminen on edelleen tärkeää. 

Tutkimus käsittelee erilaisia ratkaisuja kasvihuoneiden maassa liikkuvista roboteista pieniin lentäviin prototyyppeihin. Osa hyödyntää antureita, kameroita ja tekoälyä. Kaikilla pienillä roboteilla ei kuitenkaan ole itsenäistä navigointia tai osoitettua kykyä pölyttää peltoja. Alkuperäiset käännökset robottilinnuista ja robottihämähäkeistä olivat harhaanjohtavia. 

Lentävät tutkimusprototyypit eivät vuonna 2023 olleet yleiskäyttöinen kaupallinen ratkaisu kaikkiin kasveihin ja sääoloihin. Ne on erotettava tiettyjen kasvihuonekasvien kaupallisista robottisovelluksista. Tarkkuus, kustannukset ja vaikutus satoon on tutkittava tapauskohtaisesti.

Robottipölytys ei automaattisesti palauta ekosysteemejä tai monimuotoisuutta. Se voi olla täydentävä työkalu, mutta luonnonpölyttäjien suojelu on erillinen tarve.

Laserpelottimet

Lintukarkottimilla pyritään vähentämään satovahinkoja. Perinteiset pelättimet ja laserjärjestelmät ovat eri ratkaisuja, eivät yleispätevä keino kaikkia lintuja ja jyrsijöitä vastaan. 

Rhode Islandin yliopiston Rebecca Brown tutki liikkuvaa vihreää lasersädettä maissipelloilla, joiden leveys oli enimmillään noin 183 metriä eli 600 jalkaa. Säde liikkui kasvuston yläpuolella, ja elektroniikka oli suojattu astiassa. Pellon muoto vaikutti tuloksiin, eikä kaikkia lintuja saatu pois. Säteen heikko näkyvyys päivänvalossa ei tarkoita vaarattomuutta.

Karjatalouden teknologia

Automaattinen lypsy, rehun jakelu ja puhdistus voivat vähentää toistuvaa työtä. Rehumäärät on säädettävä oikein, eikä puhdistus tee ympäristöstä täysin tauditonta.

Antureilla voidaan seurata maidontuotantoa, aktiivisuutta sekä eräitä terveyden ja lisääntymisen merkkejä. Alkuperäisen artikkelin 12 prosentin käyttöosuudelle ja 20 prosentin ennusteelle ei annettu selvää maantieteellistä tai tilastollista perustaa. Niitä ei voi pitää maailmanlaajuisina tietoina. Virtuaaliaita ohjaa ja seuraa laitetta kantavaa eläintä; se ei fyysisesti siirrä eläintä etänä.

Yritysesimerkkejä vuodelta 2023

Seuraavat tiedot kuvaavat artikkelin ajankohtaa. Osakehinnat ja tunnusluvut ovat historiallisia, vaikka upotetut kaaviot voivat päivittyä. Esimerkit eivät ole sijoitussuosituksia.

1. FarmWise

FarmWise kehitti maatalousteknologiaa. Artikkeli mainitsi 73,9 miljoonaa dollaria yhdeksältä rahoituskierrokselta ja viittasi tietokantaan CB Insights. Kyse on artikkelin tuolloin käyttämästä tiedosta, ei vahvistetusta nykyisestä kokonaisrahoituksesta. Yhtiö yhdisti konenäköä ja mekaanisia työkaluja vihannesten valikoivaan kitkentään. 

FarmWise esitteli Vulcanin World Ag Expossa 14. helmikuuta 2023. Se oli konenäköä ja syväoppimista käyttävä mekaaninen kitkentälaite. Automaattinen kasvien tunnistus ei merkitse, että jokainen kone kulkisi ilman kuljettajaa.

2. Deere & Company

Deere & Company tunnetaan John Deere -tuotemerkistä ja kehittää maatalouskoneita sekä automaatiota. Artikkelin 382,20 dollarin hinta ja −10,86 prosentin vuosimuutos olivat vuoden 2023 tilannekuva, eivät nykyinen kurssi tai tuotto. 

DE Hintakaavio

Samassa historiallisessa vertailussa mainittiin 110,07 miljardin dollarin markkina-arvo, 1,41 prosentin osinkotuotto, P/E 11,30 ja ROE 47,73 %. Ne eivät ole nykyarvoja tai taattuja tuottoja. Deere ilmoitti 2,978 miljardin dollarin nettotuloksen 30. heinäkuuta 2023 päättyneeltä tilikauden kolmannelta neljännekseltä. Alkuperäisen käännöksen toukokuu oli väärä.

3. Carbon Robotics

Carbon Robotics käyttää konenäköä ja lasereita rikkakasvien tunnistamiseen ja poistamiseen. Vuosien 2022–2023 kaupallinen LaserWeeder oli traktorin työkone. Se erosi vuoden 2021 itsenäisesti liikkuvasta esittelyprototyypistä. Automaattinen kohdistus ei ole sama asia kuin kuljettajaton ajo. 

Yhtiö ilmoitti huhtikuussa 2023 saaneensa 30 miljoonan dollarin rahoituksen, jolloin silloinen kokonaisrahoitus oli 67 miljoonaa. Maininta 17 Yhdysvaltain osavaltiosta ja kolmesta Kanadan provinssista koski tuolloista toimitussuunnitelmaa, ei nykyistä kattavuutta tai vahvistusta kaikkien toimitusten valmistumisesta.

4. Trimble

Trimblen (TRMB) historiallisina lukuina artikkeli esitti hinnan 42,41 dollaria, vuosimuutoksen −16,12 %, P/E-luvun 31,61 ja ROE-luvun 8,16 %. Kolmannen neljänneksen 2023 liikevaihto oli 957,3 miljoonaa dollaria, noin 8,2 % enemmän kuin vuotta aiemmin. Oikaistu non-GAAP-osakekohtainen tulos oli 0,68 dollaria; GAAP-luku oli 0,30 dollaria. Kyse ei ole koko vuoden tuloksesta.

Artikkeli mainitsi neljänneksen lopun rahavaroiksi ja rahavaroihin rinnastettaviksi eriksi 216,8 miljoonaa dollaria ja velaksi noin 3,05 miljardia. AGCO ilmoitti 28. syyskuuta 2023 sopimuksesta, jolla se hankkisi 85 % Trimblen maatalousomaisuuteen perustuvasta yhteisyrityksestä kahdella miljardilla dollarilla ja JCA Technologiesin liiketoiminnan panoksella. Kyse ei ollut 85 prosentista koko Trimble-yhtiötä. Kauppa toteutui huhtikuussa 2024.

5. AgEagle Aerial Systems Inc. 

AgEagle tarjosi drooni- ja tietoratkaisuja maatalouteen sekä esimerkiksi infrastruktuuri- ja viranomaiskäyttöön. Artikkelin arvio 150 työntekijästä ei ole vahvistettu nykyinen henkilöstömäärä. 

UAVS Hintakaavio

AgEagle esitteli eBee VISION -kiinteäsiipisen ilma-aluksen 6. syyskuuta 2023 erityisesti valvontakäyttöön, ei yksinomaan viljelyyn. Artikkelin 15,83 miljoonan dollarin markkina-arvo, 0,13 dollarin kurssi ja P/E −0,22 olivat historiallisia. Myöhemmät yhtiötapahtumat vaikeuttavat hintojen suoraa vertailua. Teksti mainitsi myös noin 3,28 miljoonan dollarin liikevaihdon vuoden 2023 toiselta neljännekseltä ja 95,62 prosentin kasvun edellisvuodelta eli vuodelta 2022. Negatiivinen P/E ei tarkoita voitollista toimintaa.

Hyödyt ja rajoitukset

Mahdollisia hyötyjä käyttökohteen mukaan ovat:

• Toistuvan ja fyysisesti kuormittavan työn vähentäminen. Koneet voivat toimia pitkään sopivissa oloissa, mutta tarvitsevat energiaa, huoltoa ja turvallista käyttöä.

• Tiettyjen hävikkien ja tuotantopanosten pienentäminen. Kokonaistaloudellisuus riippuu myös hankinta-, asennus- ja käyttökustannuksista. 

• Toistettavuus ja tarkkuus rajatuissa tehtävissä. Robotit ja ohjelmistot voivat silti tehdä tunnistus-, säätö- ja suoritusvirheitä.

• Työvoimapulan osittainen helpottaminen tietyissä tehtävissä. Kaikki sesonkityön tai sadonkorjuun ajoituksen ongelmat eivät poistu.

• Vaativien tehtävien tukeminen laitteen suunnittelurajojen sisällä. Koneiden käyttö ei poista tapaturmariskiä. 

Rajoituksia ovat esimerkiksi:

• Suuri alkuinvestointi. Odotettuja säästöjä on verrattava kokonaiskustannuksiin; jokaisen tekniikan halpeneminen tai takaisinmaksu ei ole varmaa.

• Energia, huolto, varaosat ja tekninen tuki, jotka vaikuttavat kustannuksiin ja käytettävyyteen.

• Koulutus, oikeat säädöt ja sovittaminen tiettyyn työhön. Jokainen robotti tai algoritmi ei sovellu kaikkiin maataloustehtäviin.

Yhteenveto

Vuonna 2023 maatalousrobotiikka sisälsi sekä vakiintuneita sovelluksia että kokeellisia menetelmiä. Anturien, ohjauksen ja toimilaitteiden yhdistäminen luo mahdollisuuksia, mutta valmiusaste vaihtelee.

Tekniikkaa on arvioitava tilan tarpeiden, kustannusten, infrastruktuurin, turvallisuuden ja ympäristövaikutusten perusteella. Robotiikka voi tukea viljelijää, mutta ei yksin takaa suurempaa satoa tai kestävyyttä.