Revolutionera jordbruket: Robotikens roll i att öka produktivitet och hållbarhet

Jordbruksindustrin letar alltid efter sätt att förbättra effektiviteten, öka produktionen och minska avfall. Ett av sätten att göra detta är genom robotar.

Robotik blir faktiskt en integrerad del av jordbruket och livsmedelsproduktionsprocesserna. Målet med robotik i jordbruket är att hjälpa sektorn förbättra produktiviteten och miljömässig hållbarhet.

Robotik i jordbruksindustrin 

Traditionellt jordbruk utan robotik är mer tidskrävande och kräver betydande mänskliga resurser för att hantera de olika jordbruksprocesserna. Dessutom saknas exakt information om väder, jordförhållanden och användning av gödningsmedel. Eftersom de flesta jordbruksaktiviteter idag fortfarande bedrivs på traditionellt sätt, leder det ofta till oekonomiskt och icke‑lönsamt jordbruk.

Som ett resultat ersätter avancerade AI‑baserade system som sensorteknik, IoT, datalagringsteknik, intelligenta beslutsalgoritmer, robotik, drönare och avancerade mekanismer det traditionella jordbrukssystemet.

Dessa system gör jordbruksprocessen enkel, tids‑effektiv, kostnadseffektiv, mycket produktiv och hållbar.

Denna jordbruksrevolution drivs av behovet av avsevärt ökade skördar. Med FN:s uppskattning att världens befolkning kommer att öka från 8 miljarder till 9,7 miljarder år 2050, kommer jordbrukare att möta stort tryck att hålla jämna steg med denna efterfrågan.

Det är därför marknaden för jordbruksrobotar beräknas växa från 13,5 miljarder dollar år 2023 till över 40 miljarder dollar år 2028, enligt MarketsandMarkets. Dessutom dominerar Nordamerika för närvarande den största marknadsandelen i jordbruksrobotindustrin tack vare den omfattande automatiseringen inom branscher som e‑handel, livsmedel & dryck, fordonsindustri och läkemedel.

Tillämpning av robotik i jordbrukets landskap

Marknaden för jordbruksrobotar är ett dynamiskt landskap fyllt med enorm potential. Så låt oss titta på det breda spektrum av tillämpningar som robotar har inom jordbruksindustrin.

Med början av mycket enklare uppgifter, ersätter förarlösa traktorer och robotar gradvis förarlästa maskiner för sådd av frön. Här samarbetar maskinseende och rörelsesensorer för att undvika hinder medan de navigerar fältet. Till exempel använder autonoma traktorer GPS‑baserad självkörande teknik med en plan för att integrera maskininlärning för att hjälpa traktorerna att identifiera nya hinder eller djur i deras väg.

En primär användning av robotar på gårdar kan ses i plockning och förpackning av frukt och grönsaker. På grund av den precision och hastighet som robotar kan uppnå för att förbättra avkastningsstorleken och minska spill, är skörd och plockning en av de mest populära robotapplikationerna.

Även repetitiva uppgifter inom boskapsuppfödning, såsom mjölkning av kor, spridning av foder och övervakning av mark för bete, kan automatiseras. Genom att automatisera långsamma, repetitiva och tråkiga uppgifter för jordbrukare, gör jordbruksrobotar att jordbrukare kan fokusera mer på att förbättra den totala avkastningen.

Dessutom används robotar även för att utföra komplexa uppgifter såsom övervakning av grödor och mätning av pH‑nivåer i jorden. Robotar kan också programmeras för att utföra grödunderhåll genom att beskära växter, rensa ogräs, applicera insektsmedel och tillhandahålla bevattning.

För att bekämpa ogräs använder företag datorseende och en mängd mekaniska verktyg som låter robotar plocka bort ogräs istället för att använda kemikalier. På liknande sätt paras smarta sprutare med datorseendekameror för att identifiera ogräs för riktad herbicidanvändning.

Innovation inom jordbruksrobotik

Innovation är avgörande i alla sektorer, och den är nu mer relevant i jordbruket än någonsin, eftersom antagandet av ny teknik som robotik kommer att vara en nyckelfaktor för att förändra jordbrukets ansikte. När allt kommer omkring, med den världsbefolkning som expanderar i en hisnande takt, har nya innovationer inom jordbruket blivit nödvändiga.

Medan vi har kommit långt sedan de första industrirobotarna uppfanns på 1950‑talen, har det under de senaste åren innovationen inom robotikapplikationer i jordbruket avancerat avsevärt. Så låt oss titta på några av de viktiga innovationerna inom jordbruksrobotik.

Farm Automation

Jordbruksautomation minskar mänsklig insats och fel genom att kombinera:

• Jordbruksmaskiner
• Datorsystem
• Elektronik
• Kemiska sensorer
• Datahantering 

Genom att använda automatiserade skördare och autonoma traktorer använder jordbrukare resurserna effektivt och producerar högre avkastning.

Automation är redan en viktig del av jordbruksprocessen, men när den blir ännu viktigare de kommande åren kommer den ökade automatiseringsnivån att låta jordbrukare fokusera mer på kreativa, komplexa och andra kritiska aspekter av deras verksamhet. Dessutom, tack vare automation, får de flesta jordbrukare nu mer tid att spendera med sina familjer än tidigare.

GIS in Agriculture

Geografiska informationssystem i jordbruket förlitar sig på teknik som satelliter för att förstå typer och positioner av grödor, gödslingsnivå, jordstatus och relaterad information. Genom att utnyttja data som genereras från GIS‑fjärrsensningsenheter och programvara kan jordbrukare fatta välgrundade beslut.

Förutom att använda denna teknik för att bestämma den bästa platsen för sådd av grödor i fältet och förbättra jordnäringen, kan GIS‑programvara också hjälpa till med boskaps hälsa, fertilitet och näring genom att övervaka djurens rörelser.

Vertical Farming

Ett nytt populärt sätt att odla är vertikalt jordbruk eller inomhusodling, där växter odlas i en fullt reglerad miljö. Här tillgodoses alla växternas behov genom att artificiellt förse dem med vatten, ljus och näringsämnen med hjälp av hydroponiska, akvaponiska och aeroponiska tekniker.

Den kontrollerade miljöjordbruket (CEA) minskar kraftigt vattenförbrukningen, skyddar växter från ogynnsamma väderförhållanden och maximerar utnyttjandet av utrymme för odling för att ge pålitlig och högre avkastning samtidigt som resurser används effektivt och arbetskostnader minskas genom att använda robotar för skörd och plantering.

Klicka här för att lära dig mer om vertikalt jordbruk.

Drones

Obemannade luftfarkoster eller drönare blir alltmer användbara för att övervaka grödor. Genom att använda avancerade sensorer kan drönare hjälpa till att övervaka växternas tillväxt, upptäcka sjukdomsstress, övervaka fältets temperatur och spruta bekämpningsmedel, vatten eller gödningsmedel på önskade platser i fältet. Dessa enheter kan också användas för avbildning och markens bördighet, samt för att övervaka jordkvaliteten och säkerställa att grödor inte påverkas av miljöfaktorer som torka eller översvämning.

Samtidigt, inom boskapsförvaltning, används drönare för att observera gräsmarker och spåra djurens rörelser på stora markområden. Vissa drönare är utrustade med termiska avbildningskameror för att upptäcka sjuka djur med hög kroppstemperatur. På så sätt hjälper drönare jordbrukare att samla in omfattande data för att fatta snabba beslut.

Artificial Pollinators

Pollinering, som är en process för att möjliggöra befruktning och fröproduktion, är avgörande för överlevnaden av många grödor. Dock står pollineringen inför många utmaningar, såsom förlust av livsmiljö, bekämpningsmedelsanvändning och minskande bi‑populationer.

Som ett resultat sker ökad innovation, såsom robotinsekter som efterliknar beteendet och utseendet hos naturliga pollinatörer. Här är små maskiner utrustade med sensorer, kameror, artificiell intelligens (AI) och mikro‑aktuatorer som gör att de kan flyga, navigera och pollinera blommor autonomt.

Jämfört med manuell pollinering är AI‑robotinsekter inte bara mer precisa, flexibla, skalbara och kostnadseffektiva utan kan också arbeta i alla väderförhållanden och i alla miljöer. Dessa pollinatörer kan också programmeras för att rikta in sig på specifika grödor eller växter, vilket undviker oönskad korspollinering eller kontaminering.

Genom att minska trycket på naturliga pollinatörer hjälper AI‑robotinsekter till att återställa ekosystem och biologisk mångfald samtidigt som de skapar nya möjligheter för utbildning, forskning och innovation inom robotik och bioteknik.

Laser Scarecrows

Tidigare förlitade sig jordbrukare på traditionella fågelskrämmor för att hålla bort irriterande fåglar eller gnagare som kan vara ett hot mot växande grödor i ett öppet fält. Men idag vänder sig jordbrukare till högteknologiska enheter med rörelsesensorer för att hindra fåglar från att plundra grödor.

En forskare från University of Rhode Island hjälpte till att designa en laser‑fågelskrämma som projicerar grönt laserljus, vilket fåglar är känsliga för. Osynligt för människor i solljus kan den skjuta en laserstråle 600 fot över ett fält för att skrämma fåglar. Laser‑fågelskrämen förvaras i en plasthink för att skydda den mot väder och är fäst vid en justerbar stång.

Livestock Farming Technology

Framväxande teknik för boskap möjliggör för jordbrukare att effektivisera gårdsförvaltning, förbättra djurvård och öka produktiviteten. Till exempel, genom att använda robotik, big data och AI automatiserar teknikföretag uppgifter som mjölkinstallationer för att mjölka kor utan mänsklig inblandning, utfodringssystem för att ge djuren foderblandningar anpassade efter deras specifika behov och i lämpliga mängder, samt rengöringssystem för att avlägsna avfall och skapa renare och sjukdomsfria miljöer.

Inom mjölkindustrin utvecklar företag sensorer för att övervaka mjölkproduktion och kvalitet i realtid, samt hälsa och graviditetshormoner. Enligt uppgifter använder 12 % av mjölkgårdar robotar, vilket förväntas öka till 20 % under de kommande fem åren. Samtidigt hjälper virtuella stängsel gårdar att flytta djur som bär en sensor på distans.

Företag

Med så mycket innovation som sker i jordbruksrobotindustrin, låt oss nu titta på några av de framstående och nyckelaktörerna:

1. FarmWise

En ledande innovatör inom jordbruksteknologi och robotik, FarmWise har samlat in 73,9 miljoner dollar i 9 finansieringsrundor, enligt CB Insights. Företaget använder en kombination av AI, datorseende och robotik för att bygga sina produkter som är inriktade på att avlägsna ogräs utan kemikalier och samla in data på grönsaksodlingar. 

Nyligen presenterade företaget sin nya ogräsverktyg, Vulcan, på World Ag Expo 2023, som använder datorseende och djupinlärningsmodeller för att avlägsna ogräs med hög precision. 

2. Deere & Company

Detta börsnoterade företag är känt för sin traditionella jordbruksmaskinering och implementerar teknologier som AI, IoT, robotar, maskininlärning, big data med mera för att fatta datadrivna beslut. Handlas till 382,20 $, har John Deere‑aktierna fallit 10,86 % år‑till‑datum (YTD). 

DE Prisdiagram

Företaget har ett marknadsvärde på 110,07 mrd och betalar en utdelningsavkastning på 1,41 % samtidigt som P/E‑kvoten (TTM) är 11,30 och ROE (TTM) 47,73 %. För det tredje kvartalet som avslutades den 30 juli 2023 rapporterade John Deere en nettoinkomst på 2,978 miljarder dollar.

3. Carbon Robotics

Den ledande innovatören inom jordbruksrobotik, Carbon Robotics, använder AI, datorseende, robotik och laser för att möjliggöra för jordbrukare att effektivisera sin ogräsbekämpning. Företaget erbjuder en autonom laserogräsrensare för kommersiellt jordbruk som använder djupinlärning för att identifiera och avlägsna oönskade växter. 

Det är också på väg att leverera LaserWeeder till 17 amerikanska delstater och tre kanadensiska provinser. I april i år samlade Carbon Robotics in 30 miljoner dollar, vilket tog den totala insamlingen till 67 miljoner dollar, för att påskynda sin tillverkning och internationella expansion.

4. Trimble

Aktierna i Trimble (TRMB), ett företag som utvecklar robotiska och autonoma teknologier för jordbruksmaskiner, har fallit 16,12 % i år och handlas till 42,41 $ med en P/E‑kvot (TTM) på 31,61 och ROE (TTM) på 8,16 %. För 3Q23 rapporterade företaget en omsättning på 957,3 miljoner dollar, en ökning med 8,2 % år‑till‑år, och en icke‑GAAP vinst på 68 cent per aktie.

Vid kvartalets slut hade Trimble 216,8 miljoner dollar i kontanter och likvida medel, och den totala skulden var 3,05 miljarder dollar. I takt med att tävlingen bland jordbruksmaskinföretag att automatisera jordbruket accelererar, meddelade AGCO Corp (AGCO.N) nyligen att de skulle förvärva en 85 % andel i Trimbles agribusiness för 2 miljarder dollar.

5. AgEagle Aerial Systems Inc. 

Detta företag, med uppskattningsvis 150 anställda, erbjuder drönarbaserade datalösningar för att möjliggöra för jordbrukare att förbättra grödhantering. Förutom jordbruk erbjuder företaget sina helhetsdrönarlösningar inom energi-, bygg- och offentliga sektorer.

UAVS Prisdiagram

I september lanserade AgEagle sin fasta vingens obemannade luftfarkost eBee VISION-drönare. Med ett marknadsvärde på 15,83 miljoner dollar handlas AgEagle‑aktierna (UAVS) till 0,13 $ med en P/E‑kvot (TTM) på -0,22. I augusti rapporterade företaget en märkbar nedgång i Q2‑intäkterna till 3,28 miljoner dollar efter att intäkterna hade ökat med 95,62 % föregående år.

Pros and Cons of Agricultural Robotics

Automating agricultural systems comes with a number of benefits:

• Till skillnad från människor kan robotar arbeta snabbare och under längre perioder utan att bli uttråkade eller trötta, utan att behöva pauser, produktivitetsminskning eller risk för skador.

• Genom att minska avfall och kostnaden för arbetskraft och gårdsdrift blir jordbruksrobotik en kostnadseffektiv metod.

• Eftersom robotar inte är mottagliga för mänskliga fel kan de utföra både repetitiva jobb och komplexa uppgifter exakt och precist genom hela processen.

• Med robotar behöver du inte oroa dig för arbetskraftsbrist för säsongsuppgifter eller att grödor blir kvar i marken och inte blir pallade i tid för distribution.

• Tack vare deras avancerade perceptionsförmåga, autonoma beslutsfattande och precisa utförandeförmåga kan robotar uppnå exakta och effektiva produktionsmål även i komplexa, hårda och farliga miljöer.

However, automating agricultural systems is not without drawbacks:

• Den största oron med robotar är att de är dyra. Även om kostnaden kan kompenseras av förbättrad effektivitet och avkastning, är det fortfarande en stor initial investering, även om kostnaderna kommer att sjunka i takt med att tekniken utvecklas.

• Robotar kräver också elektricitet och regelbundet underhåll för att hålla dem i drift, vilket ytterligare ökar kostnaden för deras användning.

• Jordbruksrobotar kräver komplexa algoritmer för att fungera för alla uppgifter, vilket också innebär att jordbrukare behöver utbildning innan de kan använda dem.

Conclusion

Så, som vi har sett, har robotar alltmer fångat både forskningens och industrins uppmärksamhet, vilket har lett till en snabb utveckling av jordbruksrobotar. Genom att integrera perceptions-, besluts‑, kontroll‑ och exekveringstekniker har också betydande förbättringar uppnåtts.

Detta är logiskt mot bakgrund av en växande befolkning och ökande brist på land och vatten, där jordbruksrobotar spelar en unik och integrerad roll genom att erbjuda ett smartare, säkrare och mer produktivt sätt att bedriva jordbruk!