Maanviljelyn mullistaminen: Robotiikan rooli tuottavuuden ja kestävyyden lisäämisessä

Maatalousala etsii jatkuvasti keinoja parantaa tehokkuutta, lisätä tuotantoa ja vähentää hukkaa. Yksi tapa tähän on robotit.

Robotiikasta onkin tulossa olennainen osa viljelyn ja elintarviketuotannon prosesseja. Robotiikan tavoitteena maataloudessa on auttaa alaa parantamaan tuottavuutta ja ympäristökestävyyttä.

Robotiikka maatalousalan teollisuudessa 

Perinteinen viljely ilman robotiikkaa on aikaa vievempää ja vaatii merkittävästi ihmistyövoimaa erilaisten maatalousprosessien käsittelemiseen. Lisäksi se kärsii tarkkojen tietojen puutteesta säästä, maaperän olosuhteista ja lannoitteiden käytöstä. Koska suurin osa maataloustyöstä on nykyään perinteisesti harjoitettu, se usein johtaa kannattamattomaan ja taloudellisesti epäedulliseen viljelyyn.

Tämän seurauksena kehittyneet tekoälypohjaiset järjestelmät, kuten anturiteknologia, IoT, datanhallintateknologia, älykkäät päätöksentekualgoritmit, robotiikka, droonit ja kehittyneet mekanismit korvaavat perinteisen viljelyjärjestelmän.

Nämä järjestelmät tekevät maatalousprosessista vaivattoman, ajankäytöllisesti tehokkaan, kustannustehokkaan, erittäin tuottavan ja kestävän.

Tätä maatalousvallankumousta ohjaa tarve merkittävästi lisääntyneille tuotantomäärille. Kun YK arvioi maailman väkiluvun nousevan 8 miljardista 9,7 miljardiin vuoteen 2050 mennessä, viljelijät kohtaavat vakavaa painetta vastata tähän kysyntään.

Siksi maatalousrobottien markkinoiden arvioidaan kasvavan 13,5 miljardista dollarista vuonna 2023 yli 40 miljardiin dollariin vuoteen 2028 mennessä, MarketsandMarketsin mukaan. Lisäksi Pohjois-Amerikka hallitsee tällä hetkellä merkittävää markkinaosuutta maatalousrobottien alalla laajan automaation käyttöönoton ansiosta eri toimialoilla, kuten verkkokaupassa, elintarvike- ja juomateollisuudessa, autoteollisuudessa ja lääketeollisuudessa. 

Robotiikan sovellukset maatalousmaisemassa

Maatalousrobottien markkinat ovat dynaaminen maisema, joka on täynnä valtavaa potentiaalia. Tarkastellaanpa laajaa sovelluskirjoa, jonka robotit tarjoavat maatalousalan sisällä.

Aloittaen paljon yksinkertaisemmista tehtävistä, itseohjautuvat traktorit ja robotit korvaavat vähitellen kuljettajaa vaativia koneita siementen kylvämisessä. Tässä koneen näkö ja liikeanturit toimivat yhdessä esteiden välttämiseksi kentällä liikkumisessa. Esimerkiksi autonomiset traktorit käyttävät GPS-pohjaista itseajoteknologiaa ja suunnittelevat koneoppimisen integrointia auttaakseen traktoreita tunnistamaan uusia esteitä tai eläimiä niiden reiteillä.

Robottien ensisijainen käyttö maatiloilla näkyy hedelmien ja vihannesten poiminnassa ja pakkaamisessa. Tarkkuuden ja nopeuden ansiosta robotit voivat parantaa satoon kokoa ja vähentää hukkaa, joten sadonkorjuu ja poiminta on yksi suosituimmista robottisovelluksista.

Jopa toistuvat tehtävät karjataloudessa, kuten lehmien lypsäminen, rehun levittäminen ja laidunalueiden valvonta, voidaan automatisoida. Automatisoimalla hitaat, toistuvat ja tylsät tehtävät viljelijät voivat keskittyä enemmän kokonaiskasvun parantamiseen.

Lisäksi robotteja käytetään myös monimutkaisten tehtävien, kuten kasvien valvonnan ja maaperän pH-tasojen mittaamisen, suorittamiseen. Robotit voidaan myös ohjelmoida hoitamaan viljelyä leikkaamalla kasveja, kitkemällä rikkaruohoja, levittämällä torjunta-aineita ja tarjoamalla kastelua.

Rikkaruohojen torjumiseksi yritykset käyttävät konenäköä ja erilaisia mekaanisia työkaluja, joiden avulla robotit poimivat rikkaruoat pois kemikaaleja käyttämättä. Samoin älykkäät sumutustekniikat yhdistetään konenäkökameroihin tunnistamaan rikkaruoat kohdennettua torjunta-aineiden käyttöä varten.

Innovaatioita maatalousrobotiikassa

Innovaatio on olennaista kaikilla aloilla, ja se on nyt tärkeämpää maataloudessa kuin koskaan, sillä uusien teknologioiden, kuten robotiikan, omaksuminen on keskeinen tekijä maatalouden muokkaamisessa. Loppujen lopuksi, kun maailman väestö kasvaa huimaa vauhtia, uudet innovaatiot maataloudessa ovat välttämättömiä.

Vaikka olemme kulkeneet pitkän matkan siitä, kun ensimmäiset teollisuusrobotit keksittiin 1950-luvulla, viime vuosina innovaatiot robotiikan sovelluksissa maataloudessa ovat edistyneet merkittävästi. Katsotaanpa joitakin tärkeitä innovaatioita maatalousrobotiikassa.

Maatilan automaatio

Maatilan automaatio vähentää ihmistyöpanosta ja virheitä yhdistämällä:

• Maatalouskoneet
• Tietokonejärjestelmät
• Elektroniikka
• Kemialliset anturit
• Datanhallinta 

Käyttämällä automatisoituja sadonkorjuukoneita ja autonomisia traktoreita viljelijät käyttävät resursseja tehokkaasti ja tuottavat suurempia satoja.

Automaatio on jo merkittävä osa viljelyprosessia, mutta kun se tulee entistä tärkeämmäksi tulevina vuosina, lisääntynyt automaation taso antaa viljelijöille mahdollisuuden keskittyä enemmän luoviin, monimutkaisiin ja muihin kriittisiin liiketoiminnan osa-alueisiin. Lisäksi automaation ansiosta useimmat viljelijät viettävät nyt enemmän aikaa perheidensä kanssa kuin aiemmin.

GIS maataloudessa

Maanmittausjärjestelmät (GIS) maataloudessa perustuvat satelliitteihin kaltaiseen teknologiaan ymmärtääkseen kasvilajikkeiden tyypit ja sijainnit, lannoitustason, maaperän tilan ja siihen liittyvät tiedot. Hyödyntämällä GIS-etäanturilaitteiden ja -ohjelmistojen tuottamaa dataa viljelijät voivat tehdä perusteltuja päätöksiä.

Tämän teknologian käyttöön maatalouden istutuspaikan parhaan sijainnin määrittämiseksi ja maaperän ravinteikkuuden parantamiseksi GIS-ohjelmisto voi myös auttaa karjan terveyden, hedelmällisyyden ja ravitsemuksen seurannassa seuraamalla eläinten liikkumista.

Pystysuora viljely

Uusi suosittu viljelymenetelmä on pystysuora viljely tai sisäviljely, jossa kasveja kasvatetaan täysin säädellyssä ympäristössä. Tässä kaikki kasvien tarpeet täytetään keinotekoisesti tarjoamalla vettä, valoa ja ravinteita hydroponisten, akvaponisten ja aeroponisten tekniikoiden avulla.

Hallittu ympäristöviljely (CEA) vähentää merkittävästi veden kulutusta, suojaa kasveja haitallisilta sääolosuhteilta ja maksimoi tilankäytön viljelyssä tarjoten luotettavan ja korkeamman sadon samalla kun resurssien käyttö on tehokasta ja työvoimakustannuksia vähennetään hyödyntämällä robotteja sadonkorjuussa ja istutuksessa.

Klikkaa tästä saadaksesi lisätietoja pystysuorasta viljelystä.

Droonit

Miehittämättömät ilma-alukset tai droonit ovat yhä hyödyllisempiä kasvien valvonnassa. Käyttämällä kehittyneitä antureita droonit voivat seurata kasvien kasvua, havaita tautistressiä, valvoa pellon lämpötilaa ja sumuttaa torjunta-aineita, vettä tai lannoitteita halutuissa paikoissa pellolla. Näitä laitteita voidaan käyttää myös kuvantamiseen ja maaperän hedelmällisyyden tarkasteluun sekä maaperän laadun valvontaan ja varmistaa, etteivät kasvit kärsi ympäristötekijöistä, kuten kuivuudesta tai tulvasta.

Samaan aikaan karjankasvatuksessa drooneja käytetään tarkkailemaan laidunalueita ja seuraamaan eläinten liikkeitä suurilla maa-alueilla. Jotkut droonit on varustettu lämpökameralla, joka havaitsee sairaat eläimet, joilla on korkea ruumiinlämpötila. Näin droonit auttavat viljelijöitä saamaan kattavaa dataa ajoissa tehtävien päätösten tekemiseksi.

Tekoälypölyttäjät

Pölytys, prosessi, joka mahdollistaa hedelmöityksen ja siementuotannon, on elintärkeä monien kasvien selviytymiselle. Kuitenkin pölytys kohtaa monia haasteita, kuten elinympäristön menetykset, torjunta-aineiden käyttö ja mehiläiskantojen väheneminen. 

Tämän seurauksena innovaatio lisääntyy, kuten robottilinnut, jotka jäljittelevät luonnollisten pölyttäjien käyttäytymistä ja ulkonäköä. Tässä pienet koneet on varustettu antureilla, kameroilla, tekoälyllä (AI) ja mikrotoimilaitteilla, jotka mahdollistavat niiden lennon, navigoinnin ja kukkien pölyttämisen autonomisesti. 

Vertailtuna manuaaliseen pölytykseen AI-robottihämähäkit ovat paitsi tarkempia, joustavampia, skaalautuvampia ja kustannustehokkaampia, myös kykenevät toimimaan kaikissa sääolosuhteissa ja ympäristöissä. Nämä pölyttäjät voidaan myös ohjelmoida kohdistamaan tiettyihin viljelykasveihin tai -lajeihin, välttäen ei-toivottua risteäspölyttymistä tai kontaminaatiota.

Vähentämällä painetta luonnollisille pölyttäjille AI-robottihämähäkit auttavat palauttamaan ekosysteemejä ja biologista monimuotoisuutta samalla kun ne luovat uusia mahdollisuuksia koulutukseen, tutkimukseen ja innovaatioihin robotiikan ja bioteknologian aloilla.

Laserpelottimet

Aikaisemmin viljelijät luottivat perinteisiin pelottimiin karkottaakseen ärsyttäviä lintuja tai jyrsijöitä, jotka voivat olla uhka avoimella pellolla kasvaville kasveille. Mutta nykyään viljelijät kääntyvät korkean teknologian laitteiden puoleen, joissa on liikeanturit, pitääkseen linnut poissa sadoista. 

Tutkija Rhode Islandin yliopistolta auttoi suunnittelemaan laserpelottimen, joka projisoi vihreää laservaloa, johon linnut ovat herkkiä. Ihmisille näkymätön auringonvalossa, se voi ampua laserin 600 jalan pituisen säteen pellon yli pelotellakseen lintuja. Laserpelotin pidetään muovipullossa suojattuna sääolosuhteilta ja se on kiinnitetty säädettävään tukeen.

Karjatalouden teknologia

Uudet karjatalouden teknologiat mahdollistavat viljelijöiden virtaviivaistaa tilanhallintaa, parantaa eläinten hoitoa ja lisätä tuottavuutta. Esimerkiksi robotiikan, big datan ja tekoälyn avulla teknologiayritykset automatisoivat tehtäviä, kuten maitotilojen asennuksia lypsääkseen lehmiä ilman ihmisen puuttumista, ruokintajärjestelmiä, jotka tarjoavat eläimille niiden tarpeisiin räätälöityjä rehuja oikeassa määrässä, sekä puhdistusjärjestelmiä, jotka poistavat jätettä ja luovat puhtaamman ja tautivapaan ympäristön.

Maitotaloudessa yritykset kehittävät antureita, jotka valvovat reaaliaikaista maidontuotantoa ja -laatua, terveyttä ja raskaushormoneja. Ilmoitettujen tietojen mukaan 12 % maitotiloista käyttää robotteja, ja odotetaan, että osuus kasvaa 20 %:iin seuraavan viiden vuoden aikana. Samaan aikaan virtuaaliset aidat auttavat tiloja siirtämään eläimiä, joilla on anturi, etänä.

Yritykset

Kun maatalousrobottien alalla tapahtuu niin paljon innovaatiota, tarkastellaanpa nyt joitakin merkittäviä ja keskeisiä toimijoita:

1. FarmWise

Johtava innovaattori maatalousteknologian ja robotiikan alalla, FarmWise on kerännyt 73,9 miljoonaa dollaria 9 rahoituskierroksessa, kuten CB Insights. Yritys käyttää yhdistelmää tekoälyä, konenäköä ja robotiikkaa rakentaakseen tuotteita, jotka on suunnattu rikkaruoan poistamiseen ilman kemikaaleja ja datankeruutoimintoihin vihannesviljelmillä. 

Äskettäin yritys esitteli uuden rikkaruoanpoistolaitteensa, Vulcanin, World Ag Expo 2023 -tapahtumassa, joka käyttää konenäköä ja syväoppimismalleja poistamaan rikkaruoat tarkasti.

2. Deere & Company

Tämä julkisesti noteerattu yritys tunnetaan perinteisistä maatalouskoneistaan ja ottaa käyttöön teknologioita, kuten tekoäly, IoT, robotit, koneoppiminen, big data jne., tehdäkseen dataan perustuvia päätöksiä. Osakkeiden hinta on 382,20 dollaria, John Deeren osakkeet ovat laskeneet 10,86 % kuluvan vuoden alusta (YTD). 

(DE )

Yrityksen markkina-arvo on 110,07 miljardia ja se maksaa osinkotuoton 1,41 % samalla kun P/E (TTM) -suhde on 11,30 ja ROE (TTM) 47,73 %. Toukokuun 30. päivänä 2023 päättyneessä kolmannessa neljänneksessä John Deere raportoi nettotulokseksi 2,978 miljardia dollaria.

3. Carbon Robotics

Alansa johtava innovaattori maatalousrobotiikassa Carbon Robotics käyttää tekoälyä, konenäköä, robotiikkaa ja laseria mahdollistaakseen viljelijöiden virtaviivaistaa rikkaruoan torjuntaprosessia. Yritys tarjoaa autonomisen laseririkkaruoanpoistajan kaupalliseen viljelyyn, joka käyttää syväoppimista tunnistaakseen ja poistaakseen ei-toivotut kasvit. 

Se on myös matkalla toimittamaan LaserWeederin 17 Yhdysvaltain osavaltioon ja kolmeen kanadalaiseen provinssiin. Tämän vuoden huhtikuussa Carbon Robotics keräsi 30 miljoonaa dollaria, mikä nosti sen tähän mennessä kerätyn summan 67 miljoonaan dollariin, nopeuttaakseen valmistusta ja kansainvälistä laajentumista.

4. Trimble

Trimblen (TRMB) osakkeet, yritys, joka rakentaa robotteja ja autonomisia teknologioita maatalouslaitteille, ovat laskeneet 16,12 % tänä vuonna, kun niiden hinta on 42,41 dollaria, P/E (TTM) 31,61 ja ROE (TTM) 8,16 %. Vuodelle 3Q23 yritys raportoi liikevaihdoksi 957,3 miljoonaa dollaria, 8,2 % vuotuista kasvua, ja non-GAAP -tulokseksi 68 senttiä osakkeelta.

(AAPL )

Neljänneksen lopussa Trimblellä oli 216,8 miljoonaa dollaria käteistä ja käteisen ekvivalentteja, ja sen kokonaisvelka oli 3,05 miljardia dollaria. Kun maatalouslaitteiden yritysten kilpailu automaation saralla kiihtyy, AGCO Corp (AGCO.N) ilmoitti äskettäin aikovansa hankkia 85 % osuuden Trimblen maatalousliiketoiminnasta kahdella miljardilla dollarilla.

5. AgEagle Aerial Systems Inc. 

Tämä yritys, jonka työntekijämäärä on arvioitu noin 150, tarjoaa drone-pohjaisia dataratkaisuja, joiden avulla viljelijät voivat parantaa viljelyn hallintaa. Maatalouden lisäksi yritys tarjoaa täyden pinon drone-ratkaisuja energia-, rakennus- ja hallintosektoreille. 

(UAVS )

Syyskuussa AgEagle lanseerasi kiinteäsiipisen miehittämättömän ilma-alusdroneensa eBee VISION. Markkina-arvolla 15,83 miljoonaa dollaria AgEaglen (UAVS) osakkeet käyvät 0,13 dollarin hintaan, P/E (TTM) -0,22. Elokuussa yritys raportoi merkittävän laskun Q2-liikevaihdossaan, joka oli 3,28 miljoonaa dollaria, sen jälkeen kun liikevaihto oli kasvanut 95,62 % viime vuonna.

Maatalousrobotiikan hyvät ja huonot puolet

Maatalousjärjestelmien automatisoinnissa on useita etuja:

• Toisin kuin ihmiset, robotit voivat työskennellä nopeammin ja pidempiä aikoja ilman tylsistymistä tai väsymystä, taukojen tarvetta, tuottavuuden heikkenemistä tai loukkaantumisriskiä.

• Vähentämällä hukkaa ja työvoima- sekä tilanhoitokustannuksia maatalousrobotiikka on kustannustehokas menetelmä. 

• Koska robotit eivät ole alttiita inhimillisille virheille, ne voivat suorittaa sekä toistuvia että monimutkaisia tehtäviä tarkasti ja täsmällisesti koko prosessin ajan.

• Robottien avulla ei tarvitse huolehtia työvoimapulasta kausitehtäviin tai siitä, että sadot jäävät maahan eikä niitä pakata ajoissa jakelua varten.

• Kehittyneiden havaintokykyjen, autonomisten päätöksentekokykyjen ja tarkkojen toteutustaitojen ansiosta robotit voivat saavuttaa tarkat ja tehokkaat tuotantotavoitteet myös monimutkaisissa, ankarissa ja vaarallisissa ympäristöissä. 

Kuitenkin maatalousjärjestelmien automatisoinnissa on myös haittoja:

• Suurin huolenaihe roboteissa on niiden korkea hinta. Vaikka kustannukset voidaan kompensoida parantuneella tehokkuudella ja sadolla, se on silti suuri alkuinvestointi, vaikka teknologian kehittyessä kustannukset laskevat.

• Robotit tarvitsevat myös sähköä ja säännöllistä huoltoa toimiakseen, mikä lisää edelleen niiden käyttökustannuksia.

• Maatalousrobotit vaativat monimutkaisia algoritmeja toimiakseen kaikissa tehtävissä, mikä tarkoittaa myös, että viljelijöiden on saatava koulutusta ennen käyttöä.

Yhteenveto

Kuten näimme, robotit ovat yhä enemmän herättäneet sekä tutkimuksen että teollisuuden huomion, mikä on johtanut maatalousrobottien nopeaan kehitykseen. Yhdistämällä havaitsemisen, päätöksenteon, ohjauksen ja toteutustekniikat on saavutettu merkittäviä parannuksia.

Tämä on järkevää kasvavan väestön ja lisääntyvien maatalous- ja vesivarojen puutteiden taustalla, jossa maatalousrobotit näyttelevät ainutlaatuista ja keskeistä roolia tarjoamalla älykkäämmän, turvallisemman ja tuottavamman tavan viljellä!