Robotica in de landbouw: toepassingen en beperkingen in 2023

De landbouw zoekt manieren om middelen te besparen, de productie te verbeteren en verliezen te beperken. Robotica is daarvoor één hulpmiddel. Dit artikel beschrijft technologie en bedrijfsgegevens uit 2023.

Bepaalde werkzaamheden in de landbouw en veehouderij kunnen worden geautomatiseerd om de productiviteit en milieuprestaties te verbeteren. De uitkomst hangt af van de toepassing, kosten en uitvoering.

Robotica in de landbouw 

Handwerk kan veel tijd en inspanning vragen, vooral in drukke seizoenen. Een bedrijf zonder robots is echter niet automatisch onrendabel of verstoken van weer- en bodemgegevens. Boeren combineren verschillende machines, informatiebronnen en ervaring.

Sensoren, verbonden apparaten, gegevenssystemen, algoritmen, robots en drones kunnen afzonderlijke taken ondersteunen. Het zijn niet allemaal robots en niet ieder systeem gebruikt kunstmatige intelligentie.

Zulke systemen kunnen tijd en productiemiddelen besparen. Ze vragen ook om planning, onderhoud en een beoordeling van de bedrijfskosten.

De toekomstige vraag naar voedsel draagt bij aan de belangstelling. Volgens de toenmalige bevolkingsprognose van de VN kon het aantal mensen stijgen van ongeveer 8 miljard in 2022 naar 9,7 miljard in 2050. Dat is een prognose uit die periode, geen huidige bevolkingsstand of de enige factor achter de voedselvraag.

Een prognose uit 2023 raamde de markt voor landbouwrobots op 13,5 miljard dollar, met een mogelijke groei naar 40,1 miljard in 2028. De uitgever was MarketsandMarkets. Het ging om een raming binnen een bepaalde marktdefinitie, geen gegarandeerde uitkomst. Het belang van Noord-Amerika kan niet worden verklaard met uitsluitend robotgebruik in andere sectoren, zoals webwinkels.

Toepassingen op het landbouwbedrijf

Systemen verschillen in hun taak, commerciële volwassenheid en het benodigde toezicht. Hun bruikbaarheid moet per teelt of bedrijf worden beoordeeld.

Zelfrijdende of bestuurders ondersteunende tractoren kunnen afgebakende werkzaamheden uitvoeren. Positiebepaling en waarnemingssensoren helpen daarbij; GPS alleen herkent geen dieren of onverwachte obstakels. Een verwant onderwerp is zelfrijdende technologie, maar landbouwtoepassingen hebben eigen omstandigheden en beperkingen.

Voor sommige gewassen bestaan robots voor oogsten en verpakken. Snelheid, beschadiging, rijpheidsherkenning en betaalbaarheid verschillen per toepassing. Een robot garandeert niet automatisch een grotere oogst.

In de veehouderij kunnen onder meer melken, voer verdelen en het volgen van begrazing worden geautomatiseerd. Minder herhalend werk kan tijd vrijmaken, terwijl verzorging en toezicht nodig blijven.

Gespecialiseerde systemen kunnen gewassen volgen of bodemeigenschappen meten, zoals pH met een geschikte sensor. Andere toepassingen betreffen snoeien, wieden, gewasbescherming en irrigatie, afhankelijk van het apparaat.

Mechanisch wieden en gericht spuiten zijn verschillende methoden. Camerabeelden kunnen een werktuig naar onkruid sturen of de bespuiting beperken tot geselecteerde plekken.

Innovatie in landbouwrobotica

Nieuwe technieken kunnen helpen bij personeelstekorten en beperkingen aan water en grond. De keuze moet aansluiten op de werkelijke behoefte van het bedrijf.
In 2023 bestonden commerciële toepassingen naast onderzoeksprototypes. Dat verschil is belangrijk voor de beoordeling van beschikbaarheid, kosten en verwachtingen.

Automatisering op het landbouwbedrijf

Een systeem kan verschillende onderdelen combineren:

• Landbouwmachines
• Computersystemen
• Elektronica
• Chemische sensoren
• Databeheer 

Automatische machines kunnen de nauwkeurigheid en het middelengebruik verbeteren. Een hogere opbrengst blijft afhankelijk van de omstandigheden.
Tijdwinst kan ruimte geven voor andere werkzaamheden. De stelling dat de meeste boeren door automatisering al meer tijd met hun gezin doorbrengen, was niet onderbouwd. Onderhoud en systeembeheer vragen eveneens aandacht.

Geografische informatiesystemen

Een GIS verbindt kaarten en locatiegegevens, bijvoorbeeld uit satellieten en andere bronnen. Dat kan beslissingen over teelt en bemesting ondersteunen. Waarneming op afstand meet niet vanzelf ieder voedingsbestanddeel van de bodem.
Kaarten en bewegingsgegevens kunnen helpen bij het beheer van weiden en dieren. Ze vervangen geen diergeneeskundig onderzoek of beoordeling van de voerbehoefte.

Verticale landbouw

Bij verticale landbouw worden teelten in meerdere lagen geplaatst. Het is niet hetzelfde als alle binnenteelt. Hydroponie, aeroponie en aquaponie zijn verschillende, vaak grondloze methoden met een eigen watervoorziening en nutriëntenbeheer.

Een gecontroleerde teeltomgeving kan water en ruimte besparen en bescherming bieden tegen weersinvloeden. Verlichting, klimaatregeling, investeringen en gewaskeuze bepalen mede de economische en milieuprestaties. Robots garanderen geen lagere totale kosten.

Lees meer over verticale landbouw.

Drones

Drones verzamelen beelden en metingen van groei en gewastoestand. Afhankelijk van de uitrusting en gebruiksregels kunnen ze ook gericht spuiten. Waarneming helpt problemen op te sporen, maar voorkomt op zichzelf geen droogte, overstroming of ziekte.
Drones kunnen ondersteunen bij het lokaliseren van dieren en het bekijken van grasland. Een warmtebeeld vraagt interpretatie en vormt op zichzelf geen diagnose van een ziek dier.

Robotbestuivers

Bestuiving ondersteunt de bevruchting en zaadproductie van veel gewassen. Bescherming van natuurlijke bestuivers en hun leefgebied blijft belangrijk.

Onderzoek richt zich op uiteenlopende oplossingen, van rijdende kasrobots tot kleine vliegende prototypes. Sommige gebruiken sensoren, camera’s of kunstmatige intelligentie. Niet ieder klein robotje beschikt echter over zelfstandige navigatie en bewezen bestuiving in een landbouwveld.

Vliegende onderzoeksprototypes waren in 2023 geen algemeen beschikbare commerciële oplossing voor ieder gewas en weertype. Ze moeten worden onderscheiden van commerciële robots voor specifieke kasteelten. Nauwkeurigheid, kosten en effect op de oogst vragen afzonderlijk onderzoek.

Robotbestuiving herstelt niet automatisch ecosystemen of biodiversiteit. Het kan een aanvullend hulpmiddel zijn, terwijl de bescherming van natuurlijke bestuivers een eigen noodzaak blijft.

Vogels verjagen met lasers

Vogelwering probeert vraatschade te beperken. Een traditionele vogelverschrikker en een lasersysteem zijn verschillende middelen; geen van beide is een universele oplossing voor alle vogels en knaagdieren.
Rebecca Brown van de University of Rhode Island onderzocht bewegend groen laserlicht op maïsvelden tot ongeveer 183 meter breed, oftewel 600 voet. De bundel bewoog boven het gewas en de elektronica zat in een beschermende behuizing. De veldvorm beïnvloedde het resultaat en niet alle vogels verdwenen. Slechte zichtbaarheid van de bundel in daglicht betekent niet dat deze ongevaarlijk is.

Technologie in de veehouderij

Automatische melksystemen, voerverdeling en reiniging kunnen herhalend werk beperken. De voerhoeveelheid moet goed worden ingesteld en schoonmaken maakt een omgeving niet vrij van iedere ziekte.
Sensoren kunnen melkproductie, activiteit en bepaalde gezondheids- en voortplantingssignalen volgen. Voor de genoemde 12% robotgebruik en de verwachte 20% ontbraken duidelijke geografische en statistische grenzen. Het zijn geen onderbouwde wereldwijde percentages. Virtuele afrasteringen begeleiden en volgen dieren met een apparaat; ze verplaatsen dieren niet fysiek op afstand.

Bedrijfsvoorbeelden uit 2023

De volgende gegevens betreffen de periode van het artikel. Koersen en kengetallen zijn historische vermeldingen; ingesloten grafieken kunnen worden bijgewerkt. Het zijn geen beleggingsaanbevelingen.

1. FarmWise

FarmWise ontwikkelde landbouwtechnologie. Het artikel noemde 73,9 miljoen dollar uit negen financieringsrondes en verwees naar de databank CB Insights. Dit is het destijds aangehaalde gegeven, geen bevestigd huidig financieringstotaal. Het bedrijf combineerde camerabeelden en mechanische werktuigen voor selectief wieden in groenteteelt.
https://www.youtube.com/watch?v=SLMTI95rdjU&pbjreload=102
FarmWise presenteerde Vulcan op 14 februari 2023 op World Ag Expo. Het was een mechanisch wiedwerktuig met camerabeelden en modellen voor diep leren. Automatische plantherkenning betekent niet dat ieder voertuig zonder bestuurder rijdt.

2. Deere & Company

Deere & Company, bekend van het merk John Deere, ontwikkelt landbouwmachines en automatisering. De genoemde 382,20 dollar en jaarmutatie van −10,86% waren een momentopname uit 2023, geen actuele koers of opbrengst.

DE Prijsgrafiek

Diezelfde historische vergelijking noemde een marktwaarde van 110,07 miljard dollar, dividendrendement van 1,41%, koers-winstverhouding van 11,30 en rendement op eigen vermogen van 47,73%. Het zijn geen actuele cijfers of garanties. Deere rapporteerde 2,978 miljard dollar nettowinst voor het boekhoudkundige derde kwartaal dat eindigde op 30 juli 2023.

3. Carbon Robotics

Carbon Robotics gebruikt camerabeelden en lasers om onkruid te herkennen en te bestrijden. De commerciële LaserWeeder uit 2022–2023 was een tractorwerktuig. Dat verschilde van het zelfstandig rijdende demonstratieprototype uit 2021. Automatische laserbesturing is niet hetzelfde als rijden zonder bestuurder.
https://www.youtube.com/watch?v=yGiZmC9_pa8
Het bedrijf kondigde in april 2023 een financieringsronde van 30 miljoen dollar aan, waarmee het toenmalige totaal op 67 miljoen kwam. De vermelding van 17 Amerikaanse staten en drie Canadese provincies was een leveringsplan uit die periode, geen actuele dekking of bewijs dat alles al was geleverd.

4. Trimble

Voor Trimble (TRMB) gaf het artikel historisch een koers van 42,41 dollar, jaarmutatie van −16,12%, koers-winstverhouding van 31,61 en rendement op eigen vermogen van 8,16%. In het derde kwartaal van 2023 bedroeg de omzet 957,3 miljoen dollar, ongeveer 8,2% meer dan een jaar eerder. De aangepaste non-GAAP-winst per aandeel was 0,68 dollar, tegenover 0,30 dollar volgens GAAP.

Het artikel noemde aan het eind van dat kwartaal 216,8 miljoen dollar aan geldmiddelen en kasequivalenten en ongeveer 3,05 miljard dollar schuld. AGCO kondigde op 28 september 2023 een overeenkomst aan voor 85% van een gezamenlijke onderneming met Trimble-landbouwactiviteiten, tegen 2 miljard dollar en inbreng van JCA Technologies. Het ging niet om 85% van heel Trimble. De transactie werd in april 2024 afgerond.

5. AgEagle Aerial Systems Inc. 

AgEagle bood drones en gegevensoplossingen voor landbouw en andere toepassingen, zoals infrastructuur en overheidsgebruik. De schatting van 150 werknemers uit het artikel is geen bevestigde huidige personeelsomvang.

UAVS Prijsgrafiek

AgEagle introduceerde eBee VISION op 6 september 2023, een toestel met vaste vleugels voor vooral observatie en toezicht, niet uitsluitend landbouw. De genoemde marktwaarde van 15,83 miljoen dollar, koers van 0,13 dollar en negatieve koers-winstverhouding van −0,22 waren historisch. Latere ondernemingshandelingen bemoeilijken directe koersvergelijkingen. Het artikel meldde ook circa 3,28 miljoen dollar omzet in het tweede kwartaal van 2023 en 95,62% groei in het voorgaande jaar, dus 2022. Een negatieve koers-winstverhouding wijst niet op winstgevendheid.

Voordelen en beperkingen

Mogelijke voordelen, afhankelijk van de toepassing, zijn:

• Minder herhalend of lichamelijk zwaar werk. Machines kunnen onder geschikte omstandigheden lang werken, maar hebben energie, onderhoud en veilig gebruik nodig.

• Minder verlies en verbruik van bepaalde middelen. Het economische totaalbeeld hangt ook af van aanschaf, installatie en bedrijfskosten.

• Herhaalbaarheid en nauwkeurigheid bij afgebakende taken. Robots en software kunnen wel herkennings-, instel- en uitvoeringsfouten maken.

• Gedeeltelijke verlichting van personeelstekorten bij bepaalde taken. Niet ieder probleem met seizoenswerk of tijdig oogsten verdwijnt.

• Ondersteuning van moeilijk werk binnen de ontwerpgrenzen. Machines nemen het gevaar van ongevallen niet volledig weg.

Beperkingen zijn onder meer:

• Een hoge startinvestering. Verwachte besparingen moeten tegen de totale kosten worden afgewogen; dalende prijzen of terugverdienen zijn niet gegarandeerd.

• Energie, onderhoud, reserveonderdelen en technische ondersteuning, die kosten en beschikbaarheid beïnvloeden.

• Opleiding, goede instellingen en aanpassing aan een specifieke taak. Niet iedere robot of ieder algoritme kan alle landbouwwerkzaamheden uitvoeren.

Conclusie

In 2023 omvatte landbouwrobotica zowel bestaande commerciële toepassingen als experimentele technieken. De combinatie van waarneming, besturing en werktuigen biedt mogelijkheden, met uiteenlopende gereedheid per toepassing.

De beoordeling moet aansluiten op de bedrijfsbehoefte, kosten, infrastructuur, veiligheid en milieueffecten. Robotica kan de boer ondersteunen zonder op zichzelf een grotere oogst of duurzaamheid te garanderen.