Robotik i jordbruket: tillämpningar och begränsningar 2023

Jordbruket söker sätt att spara resurser, förbättra produktionen och minska svinnet. Robotik är ett av verktygen. Artikeln beskriver teknik och företagsuppgifter från 2023.

Vissa arbetsmoment inom odling och djurhållning kan automatiseras för att förbättra produktiviteten och miljöprestandan. Resultatet beror på användningsområde, kostnader och genomförande.

Robotik i jordbruket 

Manuellt arbete kan vara tidskrävande och tungt, särskilt under säsongstoppar. En gård utan robotar är dock inte automatiskt olönsam eller utan väder- och markinformation. Lantbrukare kombinerar olika maskiner, kunskaper och datakällor.

Sensorer, uppkopplade enheter, informationssystem, algoritmer, robotar och drönare kan stödja särskilda uppgifter. Allt är inte robotik och alla system använder inte AI.

Systemen kan spara tid och insatsvaror men kräver planering, underhåll och ekonomisk bedömning.

Framtida efterfrågan på livsmedel bidrar till intresset. I den dåvarande befolkningsprognosen från FN bedömdes antalet människor kunna öka från cirka 8 miljarder 2022 till 9,7 miljarder 2050. Det är en prognos från den perioden, inte dagens befolkning eller den enda faktorn bakom livsmedelsefterfrågan.

En marknadsprognos från 2023 uppskattade jordbruksrobotmarknaden till 13,5 miljarder dollar, med möjlighet att nå 40,1 miljarder 2028. Prognosen publicerades av MarketsandMarkets. Det var en uppskattning med en viss marknadsdefinition, inte ett garanterat utfall. Nordamerikas ställning kan inte förklaras enbart med automatisering i andra branscher, som e-handel.

Användningsområden inom jordbruket

System skiljer sig åt i uppgift, kommersiell mognad och tillsynsbehov. Nyttan måste bedömas för den enskilda odlingen eller gården.

Självkörande traktorer och förarstöd kan utföra avgränsade fältarbeten. Positionering och sensorer bidrar till funktionen; GPS identifierar inte på egen hand djur eller oväntade hinder. Ett närliggande område är självkörande teknik, men lantbrukets tillämpningar har egna villkor och begränsningar.

Det finns robotlösningar för skörd och packning av vissa grödor. Hastighet, skador på frukten, mognadsbedömning och lönsamhet varierar. Robotar ger inte automatiskt större skördar.

Inom djurhållning kan exempelvis mjölkning, foderfördelning och betesövervakning automatiseras. Mindre repetitivt arbete kan frigöra tid, men djurens skötsel och tillsyn behövs fortfarande.

Specialsystem kan följa grödor eller mäta markegenskaper, exempelvis pH med en lämplig givare. Andra tillämpningar gäller beskärning, ogräsrensning, växtskydd och bevattning beroende på utrustning.

Mekanisk ogräsrensning och riktad besprutning är olika metoder. Kamerabaserad igenkänning kan styra ett verktyg mot ogräs eller begränsa besprutningen till utvalda platser.

Innovation inom jordbruksrobotik

Nya metoder kan hjälpa vid arbetskraftsbrist och begränsade vatten- eller markresurser. Valet behöver utgå från gårdens behov.

År 2023 fanns både kommersiella system och forskningsprototyper. Skillnaden är viktig för att bedöma tillgänglighet, kostnader och förväntningar.

Automatisering på gården

Ett system kan kombinera följande delar:

• Jordbruksmaskiner
• Datorsystem
• Elektronik
• Kemiska sensorer
• Datahantering 

Automatiska maskiner kan förbättra precision och resursanvändning. En större skörd är fortfarande beroende av förutsättningarna.

Tidsbesparing kan ge utrymme för andra uppgifter. Påståendet att de flesta lantbrukare redan fick mer familjetid tack vare robotar saknade belägg. Underhåll och systemhantering kräver också arbete.

Geografiska informationssystem

GIS kombinerar kartor och platsanknuten information, bland annat från satelliter. Det kan stödja beslut om odling och insatsvaror. Fjärranalys mäter inte automatiskt alla näringsämnen i jorden.

Kartläggning och rörelsedata kan bidra till skötsel av betesmarker och djur. De ersätter inte veterinärbedömning eller analys av foderbehov.

Vertikal odling

Vertikal odling använder flera odlingsplan ovanpå varandra. Det är inte samma sak som all inomhusodling. Hydroponik, aeroponik och akvaponik är olika, ofta jordlösa metoder med skilda system för vatten och näring.

En kontrollerad odlingsmiljö kan spara vatten och utrymme samt begränsa väderpåverkan. Belysning, klimatreglering, investeringar och gröda avgör dock ekonomi och miljöeffekter. Robotar garanterar inte lägre totalkostnader.

Läs mer om vertikal odling.

Drönare

Drönare samlar bilder och mätningar om växternas utveckling och tillstånd. Beroende på utrustning och användningsregler kan de även utföra riktad besprutning. Övervakning hjälper till att upptäcka problem men förhindrar inte i sig torka, översvämning eller sjukdom.

Drönare kan hjälpa till att lokalisera djur och granska betesmarker. Värmebilder behöver tolkas och är inte en fristående sjukdomsdiagnos.

Robotar för pollinering

Pollinering bidrar till befruktning och fröbildning hos många grödor. Skydd av naturliga pollinatörer och deras livsmiljöer är fortfarande viktigt.

Forskningen omfattar allt från markgående växthusrobotar till små flygande prototyper. Vissa använder sensorer, kameror eller artificiell intelligens. Alla små robotar har dock inte självständig navigering eller bevisad förmåga att pollinera ett jordbruksfält.

Flygande forskningsprototyper var 2023 inte en allmänt tillgänglig kommersiell lösning för alla grödor och väder. De ska skiljas från kommersiella robotar för vissa växthusgrödor. Precision, kostnader och skördeeffekter måste prövas i varje tillämpning.

Robotpollinering återställer inte automatiskt ekosystem eller biologisk mångfald. Den kan bli ett kompletterande verktyg, medan skyddet av naturliga pollinatörer är en egen uppgift.

Fågelskrämmor med laser

Fågelavskräckning syftar till att minska skördeskador. Traditionella fågelskrämmor och lasersystem är olika metoder, inte universallösningar mot alla fåglar och gnagare.

Rebecca Brown vid University of Rhode Island undersökte rörligt grönt laserljus på majsfält med upp till cirka 183 meters bredd, motsvarande 600 fot. Strålen svepte över grödan och elektroniken skyddades av en behållare. Fältets form påverkade resultatet och alla fåglar försvann inte. Att strålen syns dåligt i dagsljus betyder inte att den är ofarlig.

Teknik inom djurhållningen

Automatisk mjölkning, foderfördelning och rengöring kan minska repetitivt arbete. Fodermängder måste ställas in korrekt, och rengöring gör inte en miljö helt fri från sjukdomar.

Sensorer kan följa mjölkproduktion, aktivitet samt vissa tecken på hälsa och reproduktion. Artikelns uppgift om 12 procents robotanvändning och en prognos på 20 procent saknade tydlig geografisk och statistisk avgränsning. De kan inte läsas som globala fakta. Virtuella stängsel vägleder och följer djur med en enhet; de flyttar inte djuren fysiskt på distans.

Företagsexempel från 2023

Följande uppgifter gäller artikelns tidpunkt. Aktiekurser och nyckeltal är historiska, medan inbäddade diagram kan uppdateras. Exemplen är inte placeringsrekommendationer.

1. FarmWise

FarmWise utvecklade jordbruksteknik. Artikeln nämnde 73,9 miljoner dollar från nio finansieringsrundor med hänvisning till databasen CB Insights. Det är en uppgift som artikeln använde då, inte ett bekräftat aktuellt finansieringsbelopp. Företaget kombinerade kamerabilder och mekaniska verktyg för selektiv ogräsrensning i grönsaksodling. 

FarmWise presenterade Vulcan på World Ag Expo den 14 februari 2023. Det var ett mekaniskt ogräsredskap med kamerabaserad igenkänning och djupinlärning. Automatisk växtidentifiering betyder inte att alla maskiner kör utan förare. 

2. Deere & Company

Deere & Company, känt under varumärket John Deere, utvecklar jordbruksmaskiner och automatisering. Artikelns kurs på 382,20 dollar och årsutveckling på −10,86 procent var en ögonblicksbild från 2023, inte dagens kurs eller avkastning. 

DE Prisdiagram

Samma historiska jämförelse nämnde börsvärde på 110,07 miljarder dollar, direktavkastning på 1,41 procent, P/E 11,30 och avkastning på eget kapital på 47,73 procent. Det är inte aktuella mätningar eller garanterad avkastning. Deere redovisade 2,978 miljarder dollar i nettovinst för räkenskapsårets tredje kvartal, som slutade den 30 juli 2023.

3. Carbon Robotics

Carbon Robotics använder kamerabilder och laser för att identifiera och bekämpa ogräs. Den kommersiella LaserWeeder från 2022–2023 var ett traktorredskap, till skillnad från den självständigt körande demonstrationsprototypen från 2021. Automatisk laserstyrning är inte samma sak som förarlös körning. 

Företaget meddelade i april 2023 att det tagit in 30 miljoner dollar, vilket gav ett dåvarande totalbelopp på 67 miljoner. Uppgiften om 17 amerikanska delstater och tre kanadensiska provinser beskrev en leveransplan från den perioden, inte aktuell täckning eller bevis på att allt redan levererats.

4. Trimble

Artikeln angav historiskt för Trimble (TRMB) kursen 42,41 dollar, årsutvecklingen −16,12 procent, P/E 31,61 och avkastning på eget kapital 8,16 procent. Omsättningen under tredje kvartalet 2023 var 957,3 miljoner dollar, cirka 8,2 procent mer än året före. Justerad vinst per aktie enligt non-GAAP var 0,68 dollar, mot 0,30 dollar enligt GAAP.

Vid det kvartalets slut angav artikeln 216,8 miljoner dollar i likvida medel och cirka 3,05 miljarder i skuld. AGCO tillkännagav den 28 september 2023 ett avtal om 85 procent av ett samriskföretag med Trimbles jordbrukstillgångar, mot 2 miljarder dollar och ett tillskott av JCA Technologies. Det gällde inte 85 procent av hela Trimble. Affären slutfördes i april 2024.

5. AgEagle Aerial Systems Inc. 

AgEagle erbjöd drönar- och datalösningar för jordbruk och andra användningar, exempelvis infrastruktur och myndigheter. Uppskattningen om 150 anställda i artikeln är inte en bekräftad aktuell personalstyrka.

UAVS Prisdiagram

AgEagle presenterade eBee VISION den 6 september 2023, ett flygplan med fasta vingar främst för övervakning, inte enbart för jordbruk. Börsvärdet 15,83 miljoner dollar, kursen 0,13 dollar och P/E −0,22 var historiska. Senare bolagshändelser försvårar direkta kursjämförelser. Artikeln nämnde också cirka 3,28 miljoner dollar i omsättning under andra kvartalet 2023 och 95,62 procents tillväxt året före, alltså 2022. Ett negativt P/E-tal visar inte lönsamhet.

Fördelar och begränsningar

Möjliga fördelar beroende på tillämpning är:

• Mindre repetitivt och fysiskt tungt arbete. Maskiner kan arbeta länge under lämpliga förhållanden men behöver energi, underhåll och säker användning.

• Mindre svinn och förbrukning av vissa insatsvaror. Den samlade ekonomin beror också på inköp, installation och drift.

• Upprepbarhet och precision i avgränsade uppgifter. Robotar och programvara kan fortfarande göra identifierings-, inställnings- och utförandefel.

• Viss avlastning vid personalbrist. Alla problem med säsongsarbete eller skördetid försvinner inte.

• Stöd för krävande arbete inom utrustningens konstruktionsgränser. Maskiner tar inte bort olycksrisken helt.

Begränsningar omfattar bland annat:

• En hög startinvestering. Förväntade besparingar måste jämföras med totalkostnaden; lägre priser eller återbetalning är inte säkra.

• Energi, underhåll, reservdelar och teknisk support, som påverkar kostnader och tillgänglighet.

• Utbildning, rätt inställningar och anpassning till en viss uppgift. Alla robotar och algoritmer klarar inte alla jordbruksarbeten.

Slutsats

Jordbruksrobotiken 2023 omfattade både etablerade kommersiella lösningar och experimentell teknik. Kombinationen av sensorer, styrning och mekaniska verktyg erbjuder möjligheter med olika mognadsgrad.

Bedömningen behöver utgå från gårdens behov, kostnader, infrastruktur, säkerhet och miljöeffekter. Robotik kan stödja lantbrukaren men garanterar inte i sig större skörd eller hållbarhet.