Robotika
Dapatkah Penyerbuk Robotik Memainkan Peran dalam Pertanian Vertikal?
Pasar pertanian vertikal siap mengalami pertumbuhan eksponensial, berkembang dari penilaian sebesar 5,6 miliar dolar menjadi perkiraan 35 miliar pada tahun 2032 — hampir tujuh kali lipat dalam satu dekade. Untuk memanfaatkan pasar yang berkembang pesat ini, inovasi dan pemanfaatan teknologi canggih sangat penting. Penyerbuk robotik, atau ‘lebah robotik,’ menonjol sebagai potensi transformasi di bidang ini.
Namun untuk memahami potensi yang dimiliki penyerbuk robotik bagi pertanian vertikal, kita harus memiliki gambaran jelas tentang apa arti kategori ini. Oleh karena itu, kami akan memulai diskusi dengan tinjauan singkat tentang apa itu pertanian vertikal dan penyerbuk robotik.
Apa Itu Pertanian Vertikal?
Pertanian vertikal adalah metode/teknik pertanian untuk menanam tanaman dalam lapisan yang ditumpuk secara vertikal. Pertanian tradisional bersifat horizontal, dengan tanaman dibudidayakan di lahan pertanian. Namun, dengan luas lahan subur di planet ini bersifat tetap dan populasi dunia terus meningkat, pertanian vertikal muncul sebagai solusi, kebanyakan dilakukan dalam lingkungan terkendali dengan teknik seperti akuaponik, hidroponik, dan aeroponik yang membuat kebutuhan tanah dalam pertanian menjadi tidak diperlukan.
Saat ini, kita dapat menemukan pertanian vertikal di gedung-gedung, pada kontainer pengiriman, bahkan di bawah tanah, yang dikenal sebagai Deep Farms.
Keuntungan pertanian vertikal sangat banyak. Ia lebih efisien, tahan terhadap cuaca, dan merupakan alternatif yang lebih sehat dari perspektif upaya pelestarian lingkungan. Ia tidak memerlukan deforestasi, yang sering menjadi pendahulu siklus pertanian tradisional, dan juga tidak memerlukan banyak aktivitas pertanian konvensional dengan jejak karbon tinggi, termasuk pembajakan, penanaman, dan panen oleh mesin pertanian.
Konsep pertanian vertikal dipelopori oleh Dickson Despommier pada tahun 1999, menandai awal dari apa yang kini menjadi area aplikasi yang sedang berkembang. Dasar inilah yang menempatkan pertanian vertikal pada jalurnya untuk berkembang dan berdiversifikasi dalam beberapa tahun mendatang.
Klik di sini untuk mempelajari lebih lanjut tentang pertanian vertikal.
Apa Itu Penyerbuk Robotik?
Singkatnya, penyerbuk robotik menyerupai lebah berukuran besar yang dilengkapi dengan roda dan lengan. Inovasi teknologi ini dirancang untuk mengatasi masalah kelangkaan penyerbuk alami, seperti lebah, yang menjadi tantangan signifikan bagi produksi pangan global. Menanggapi tantangan ini, peneliti di West Virginia University menciptakan penyerbuk robotik.
Model yang dibuat oleh Yu Gu, seorang profesor associate di Departemen Teknik Mesin dan Dirgantara universitas tersebut, menampilkan robot berenam lengan yang ditujukan untuk membantu penyerbukan di lingkungan rumah kaca, melayani berbagai jenis tanaman. Tujuan penyerbuk robotik bersifat ganda.
Tujuan langsungnya adalah melakukan tugas-tugas inspeksi bunga, pemetaan, penyerbukan, dan pelacakan perkembangan yang berulang, memakan waktu, dan memerlukan tenaga kerja, sehingga petani dapat fokus pada penanaman, irigasi, dan pengendalian hama.
Untuk jangka panjang, penyerbuk robotik bertujuan merawat tanaman individual dengan efisiensi optimal, memastikan produksi pangan selama periode penurunan populasi serangga, dan menyediakan layanan bernilai tambah seperti pelacakan data tanaman. Berbicara tentang visi operasional penyerbuk robotik, Yu Gu menyatakan:
“Ia memetakan lingkungan, dan begitu robot memiliki gambaran umum tentang lingkungan, ia akan membangun pemetaan yang lebih detail tentang tanaman dan mengetahui di mana bunga berada serta bunga mana yang perlu diserbuki.”
Dengan mempertimbangkan kemampuan ini, mari kita tinjau bagaimana penyerbuk robotik dapat berkontribusi pada pertanian vertikal.
Kelebihan dan Kekurangan Penyerbuk Robotik
Penyerbuk robotik memiliki potensi untuk memberikan berbagai manfaat bagi industri pertanian.
Dengan beroperasi 24/7, penyerbuk robotik menawarkan efisiensi lebih tinggi dibandingkan manusia, mengurangi biaya tenaga kerja dan meningkatkan hasil pangan. Mereka dapat bekerja terus-menerus, siang dan malam, bahkan dalam kondisi keras. Selain itu, kemampuan mereka untuk mengumpulkan dan menganalisis data tanaman memberi petani kontrol yang tepat atas budidaya mereka, memungkinkan keputusan pertanian yang lebih terinformasi.
Kecerdikan teknologi yang sama yang memungkinkan penyerbuk robotik berfungsi secara otonom juga memungkinkan kustomisasi untuk tugas pertanian spesifik. Mereka dapat diskalakan naik atau turun tergantung pada ukuran tanaman dan kebutuhan penyerbukan di lahan. Mesin-mesin ini juga dapat menyerbuki tanaman atau area tertentu dengan presisi lebih tinggi dibandingkan metode tradisional, meningkatkan efisiensi sumber daya dan hasil pangan.
Selain menyerbuki, robot-robot ini juga dapat mengukur udara, air, dan faktor lingkungan lainnya secara real time, berkontribusi pada pertanian yang lebih aman dan berkelanjutan.
Dengan menghilangkan kebutuhan akan pestisida atau racun lainnya, penyerbuk robotik menarik bagi petani yang ingin mengurangi dampak lingkungan dan meningkatkan operasi mereka.
Namun, tentu saja, penyerbuk robotik tidak lepas dari masalah:
- Meskipun ada kemajuan teknologi baru-baru ini, penyerbukan robotik masih mahal dan jauh dari kemampuan menggantikan penyerbuk alami seperti lebah untuk memupuk tanaman secara efisien. Belum lagi, ada lebih dari 250.000 spesies tanaman berbunga di planet ini, dan semuanya berinteraksi secara unik dengan vektor serbuk sari.
- Mengingat spesies invasif asing dapat menyebabkan kepunahan dan mengganggu fungsi serta layanan ekosistem, penyerbukan robotik berpotensi merusak ekosistem yang lebih luas.
- Mengandalkan satu penyerbuk meningkatkan kerentanan melalui kegagalan teknologi kompleks atau serangan siber, yang pada gilirannya dapat menyebabkan ketidakamanan pangan yang signifikan. Selain itu, mengurangi keragaman genetik dapat memengaruhi kemampuan bunga untuk melawan penyakit dan membuatnya kurang sehat.
Tantangan Penyerbukan dalam Pertanian Vertikal
Pertanian vertikal dimulai dengan banyak antusiasme. Thomas Graham, seorang peneliti di bidang pertanian lingkungan terkendali di University of Guelph, Ontario, percaya bahwa pertanian vertikal “memiliki potensi untuk memberikan kontribusi berarti bagi pola makan kita.” Meskipun dimulai dengan banyak harapan dan antusiasme, pertanian vertikal menghadapi serangkaian tantangan. Tantangan tersebut meliputi inflasi, harga energi yang melambung, kebutuhan listrik yang konsisten, dan lain-lain.
Banyak pertanian vertikal gagal melampaui rangkaian penawaran tertentu, yang hanya mencakup tanaman hijau, seperti selada dan herba, yang membutuhkan lebih sedikit air dan dapat dibudidayakan dengan cepat, memanfaatkan hidroponik.
Agar praktik pertanian vertikal mencapai potensi sejatinya dan memberikan kontribusi nyata dalam menyelesaikan tantangan ketahanan pangan, mereka harus memperluas ragam tanaman yang dapat diproduksi. Ekspansi ini tidak akan mungkin tanpa bantuan penyerbuk.
Menurut sebuah studi yang dipublikasikan oleh National Institute of Food and Agriculture, Departemen Pertanian Amerika Serikat, sekitar 75% tanaman berbunga dunia dan 35% tanaman pangan dunia bergantung pada penyerbuk hewan untuk menghasilkan. Sementara lebah adalah jenis penyerbuk paling menonjol – dengan lebih dari 4.000 spesies lebah di Amerika – yang membantu meningkatkan hasil tanaman, penyerbuk juga mencakup tawon, ngengat, lalat, kupu-kupu, burung, kelelawar, dan lainnya.
Penyerbuk alami ini mengalami kesulitan melakukan tugasnya dalam pertanian vertikal. Lebah madu domestik, salah satu penyerbuk paling populer untuk pertanian komersial, menghadapi masalah navigasi di bawah cahaya buatan. Penyerbukan manual juga tidak ekonomis karena memerlukan banyak waktu, tenaga, dan biaya.
Bagaimana Penyerbuk Robotik Menanggapi Tantangan Ini
Ada lebih dari satu cara di mana penyerbuk robotik dapat bekerja. Kami akan melihat beberapa kasus penggunaan dunia nyata di mana robo-penyerbuk telah berhasil diterapkan.
Penyerbuk Robotik yang Menyerupai Mobil Self-Driving
Jenis penyerbuk robotik ini memanfaatkan teknologi Light Detection and Ranging (LIDAR) pada awalnya. Mereka menggunakan laser untuk membuat peta tiga dimensi rumah kaca guna menentukan cara bergeraknya. Robot bergerak melalui barisan rumah kaca untuk menjangkau sebanyak mungkin bunga dengan lengannya dan menangkap peta tiga dimensi beresolusi tinggi dari tanaman. Setelah menemukan atau mengidentifikasi bunga yang siap diserbuki, ia beralih ke fase berikutnya.
Ia menggunakan sikat kecil yang dicetak tiga dimensi dengan bulu poliuretan fleksibel di ujung lengannya untuk menyentuh kelopak secara lembut. Hal ini menyebabkan transfer serbuk sari dari organ reproduksi jantan, dan penyerbukan dimulai. Memori robot membantu mengingat tanaman yang sudah diserbuki sehingga tidak mengulangi proses dan menyelesaikan pekerjaan secepat mungkin.
Penyerbukan Robotik dengan Memanfaatkan Drone Bertenaga AI
Pendekatan lain dalam penyerbukan robotik didasarkan pada pemanfaatan mini drone. Drone ini menggunakan perangkat lunak bertenaga AI untuk mengarahkan drone mengenali dan mengukur sifat penting tanaman. Drone terbang dekat tanaman dan menggunakan sensor kamera untuk menangkap informasi yang diperlukan. Ketika kondisi atmosfer di dalam rumah kaca optimal untuk penyerbukan, drone mulai mengganggu udara di sekitarnya. Udara yang bergetar menyebabkan bunga bergetar, yang pada akhirnya menggoyang serbuk sari keluar dan memulai penyerbukan.
Nanorobot Penyerbuk
Peneliti dari Universitas Tampere, Finlandia, telah mengembangkan jenis nanorobot penyerbuk yang bekerja berdasarkan prinsip aero-robotik berbasis perakitan material yang responsif cahaya. Dengan kata lain, ini adalah robot terbang yang dibangun dari perakitan material sensitif cahaya.
Cahaya berfungsi sebagai mekanisme kontrol bagi robot-robot ini, yang menargetkan area yang memerlukan penyerbukan. Metode ini terbukti efektif untuk penyebaran presisi benih buatan yang dipenuhi serbuk sari. Setiap benih buatan dilengkapi dengan aktuator fleksibel terbuat dari elastomer kristal cair yang sensitif cahaya, yang menyebabkan rambut membuka atau menutup saat terpapar cahaya tampak.
Penggunaan cahaya juga memungkinkan penyerbuk robotik mengubah bentuk struktur robot lunak, memungkinkan adaptasi terhadap gaya dan arah angin. Meskipun belum tersedia untuk produksi massal, teknologi robotik ini masih memerlukan penyempurnaan lebih lanjut pada kemampuan pendaratan benih.
Penyerbuk Robotik Darat yang Berkeliaran: Calon Potensial dalam Ruang Solusi Pertanian Vertikal
Pengembang teknologi juga telah memperkenalkan penyerbuk robotik darat yang bergerak di antara barisan tanaman, memancarkan pulsa udara untuk memfasilitasi penyerbukan. Meskipun masih dalam fase pengembangan yang memerlukan operator manusia untuk mengendalikan pergerakan robot antar barisan melalui tablet, mesin-mesin ini telah mencapai tingkat otonomi yang memuaskan. Pengembang percaya bahwa robot-robot ini dapat segera menjadi efektif dalam pengaturan pertanian vertikal.
Manfaat penggunaan penyerbuk robotik dalam pertanian vertikal dapat beragam.
Penyerbuk alami, terlepas dari efisiensi biaya dan efektivitasnya, dapat menyebarkan virus. Pertanian tradisional sering menggunakan lebah yang diproduksi secara komersial sebagai penyerbuk alami. Lebah ini berisiko melarikan diri dari lingkungan rumah kaca yang terkendali dan menginfeksi populasi lebah liar, berpotensi memperburuk masalah kritis yang sudah ada: penurunan populasi serangga, yang dipicu oleh perubahan iklim, urbanisasi cepat, dan penggunaan pestisida.
Penyerbuk robotik dapat membantu menghentikan penyebaran infeksi ini. Mereka juga sangat efektif saat bergerak di lingkungan terstruktur dan menghindari cuaca serta suhu yang tidak dapat diprediksi.
Perusahaan di Ruang Penyerbuk Robotik
Mengingat lebih dari 75% tanaman pangan dunia bergantung, setidaknya sebagian, pada penyerbukan oleh serangga dan hewan lainnya, perusahaan-perusahaan dengan antusiasme tinggi sedang mengerjakan penyerbuk robotik, termasuk:
1. Arugga
Perusahaan ini, yang telah mengumpulkan $5,8 juta hingga saat ini, membangun robot bertenaga AI yang menggunakan visi komputer, dikembangkan melalui platform NVIDIA Metropolis, untuk mengidentifikasi bunga yang siap diserbuki dan kemudian memulai proses dengan menembakkan pulsa udara ke arah mereka.
Meskipun kinerja robot sebanding dengan lebah bumblebee dan dalam beberapa kasus lebih baik hingga 5%, ia juga dilengkapi kemampuan mengumpulkan dan menganalisis data sepanjang proses.
Robot Arugga telah menunjukkan peningkatan hasil hingga 20% tanpa mengorbankan kualitas. Robot daratnya yang berkeliaran, Polly, bekerja dengan stroberi, blueberry, tomat, dan tanaman lainnya.
Baru-baru ini, perusahaan mengubah rumah kaca seluas 4,6 hektar milik Finnish Agrifutura menjadi fasilitas pertama di dunia yang sepenuhnya memanfaatkan teknologi penyerbukan robotik.
2. Yamaha Motor
Yamaha Motor telah lama menjadi pemain dalam modernisasi pertanian dan telah bekerja pada solusi untuk populasi petani Jepang yang menua dan menyusut. Perusahaan ini telah mengembangkan helikopter tak berawak untuk penggunaan industri, drone pertanian, kendaraan pendukung berpanduan otomatis, lengan robot, dan lainnya.
Pada Desember 2022, Yamaha mengatakan, “Kami sedang mengembangkan kendaraan yang siap langsung digunakan untuk pemangkasan, penyerbukan, penipisan buah, panen, dan tugas lainnya di kebun buah.” Beberapa tahun lalu, sebuah perusahaan manufaktur Jepang menginvestasikan $10 juta di Robotics Plus, yang mengembangkan UGV serbaguna serta penyerbuk robotik, pemanen, dan sistem pengemasan.
Saham Yamaha Motor (YAMHF) saat ini diperdagangkan pada $25, naik 9,29% YTD, dengan dividend yield 3,79% dan P/E (TTM) sebesar 6,20.
3. Edete Precision
Startup agri-tech ini membangun penyerbuk robotik dan menawarkan pollinasi buatan sebagai layanan (APaS). Dengan melengkapi penyerbukan angin, Edete Precision meningkatkan hasil di kebun pistachio California sebesar 24%. Penyerbuk robotik 2BeTM perusahaan melakukan pollinasi buatan dengan mendistribusikan jumlah serbuk sari mikroskopis yang sangat terkontrol dan dikelola selama musim berbunga. Saat ini berfokus pada pistachio, Edete berencana beralih ke almond, ceri, dan alpukat.
4. HarvestX
Setelah mengumpulkan 150 juta yen hingga kini, HarvestX berbasis Jepang sedang mengembangkan robotika dan teknologi AI untuk menyelesaikan berbagai masalah yang ada di industri pertanian. Ini termasuk penyerbukan otomatis stroberi oleh robot.
Perusahaan telah mengembangkan teknik pembelajaran mesin yang menggunakan model 3D dan gambar render untuk menghasilkan data terawasi tentang orientasi bunga. Dengan menerapkan jaringan saraf, ia mengekstrak fitur perilaku penyerbukan lebah dan kemudian menerapkannya pada algoritma penyerbukan.
Penyerbuk Robotik dalam Pertanian Vertikal: Apa yang Akan Terjadi di Masa Depan
Agar penyerbuk robotik mencapai potensi sejatinya, diperlukan lebih banyak kerja untuk memperluas ruang lingkupnya. Mereka harus menunjukkan efektivitasnya di berbagai skenario produksi tanaman. Dengan mempertimbangkan bahwa setiap tanaman atau tanaman memiliki kompleksitasnya masing-masing, pengembang dihadapkan pada tantangan menyesuaikan teknologi ini untuk tanaman yang memerlukan metode penyerbukan berbeda.
Kerumitan pekerjaan ini diperparah oleh risiko yang terkait dengan panduan jarak jauh solusi mekanis, yang berpotensi merusak flora. Solusi untuk mengurangi risiko ini dapat melibatkan penyerbuk yang bekerja dengan kelompok tanaman atau tanaman, yang memerlukan presisi lebih sedikit. Di sisi lain, perhatian individual pada tanaman, terutama yang memerlukan penyerbukan presisi, dapat menjadi lebih menantang karena aliran udara dapat mengganggu operasi.
Kolaborasi dengan pakar seperti entomolog dan ilmuwan pertanian sangat penting untuk membuat solusi robotik ini lebih fleksibel dan dapat beradaptasi. Meskipun upaya ini dilakukan, keberagaman luas tanaman, buah, dan sayuran yang penting bagi konsumsi harian kita berarti masih banyak pekerjaan yang harus diselesaikan.
Selain itu, solusi robotik ini harus beradaptasi dengan kondisi yang berubah akibat perubahan iklim untuk mempertahankan efisiensi. Keterjangkauan juga merupakan faktor kritis; harga yang lebih terjangkau akan menurunkan hambatan masuk dalam industri pertanian yang kompetitif dan terus berkembang.
Masa depan penyerbuk robotik juga sangat terkait dengan pertumbuhan pertanian vertikal. Meskipun banyak pakar belum melihat pertanian vertikal sebagai pengganti pertanian tradisional, mereka mengakui kelayakannya untuk menumbuhkan tanaman secara efektif di ruang terbatas. Jika pertanian vertikal mulai melengkapi metode tradisional secara signifikan, peluang bagi penyerbuk robotik akan berkembang, membuka jalan bagi inovasi beragam di bidang ini.
