Landwirtschafts- und Landwirtschaftsroboter

„High-Tech-Landwirtschaft“ ist kein Oxymoron. Ein moderner landwirtschaftlicher Betrieb ähnelt eher dem Silicon Valley als der amerikanischen Landwirtschaft, was mit Apps, die die Bewässerung steuern, GPS-Systeme, die Traktoren steuern, und RFID-Ohrmarken, die das Vieh überwachen.

Und Robotik ist ein zunehmend wichtiger Teil dieses technologischen Stalls.

Roboter pflücken Äpfel, sammeln Erdbeeren, ernten Salat und entfernen Unkraut. Drohnen sammeln Luftbilder, die Landwirten helfen, die Gesundheit der Pflanzen schnell zu beurteilen. Und Robotergewächshäuser sprießen Tausende von Kilometern von traditionellen Ackerlandregionen entfernt und bauen Gemüse in den Hinterhöfen von städtischen Märkten mit hohem Verbrauch an.

All dies geschieht zu einer Zeit, in der die Erzeuger mit einem kostspieligen, langfristigen Arbeitskräftemangel konfrontiert sind und – da die Weltbevölkerung in etwas mehr als 30 Jahren voraussichtlich von 7,7 Milliarden auf 9,7 Milliarden ansteigen wird — die Nahrungsmittelnachfrage deutlich steigen wird.

Hier erfahren Sie, wie Roboter dazu beitragen können, einige dieser Herausforderungen zu bewältigen.

Ernteroboter

Auf seinem Gesicht scheint die Ernte reif für die Automatisierung zu sein. Es ist körperlich anstrengend und sehr repetitiv — die Art von Arbeit, die in der Roboterrevolution oft am effektivsten ins Visier genommen wird. (Siehe Fabriken, Fertigung, Bergbau, Logistikverarbeitung.), aber das ist nicht unbedingt der Fall.

Das Pflücken von Getreide erfordert auch manuelle Geschicklichkeit und eine zarte Berührung. Viele Früchte prellen leicht in der Hitze, und Blattgemüse wird leicht zerrissen. Und die meisten Roboter sind einfach nicht weit genug fortgeschritten, um dieses Maß an Präzision zu bewältigen. Denken Sie daran, es ist noch gar nicht so lange her, dass Robotiker endlich einen hochmodernen Bot bekamen, um einen Ball zu fangen – einfach genug für Menschen, weit weniger für Roboter.

Aber Agtech-Unternehmen im privaten Sektor und Robotik-Abteilungen in der Wissenschaft setzen ihre Bemühungen fort, diese Hürde zu nehmen.

Ernte CROO

Ort: Plant City, Fla.

Wie Landwirtschaft und Agrarroboter eingesetzt werden: Gary Wishnatzki spricht lautstark über die Arbeitskrise, mit der die Erzeuger in den letzten Jahren konfrontiert waren. Der Besitzer des Beerenlieferanten Wish Farms sagte dem New Yorker im April, dass er auf Arbeiter angewiesen sei, die durch teure temporäre Visa-Programme eingestellt wurden. Unter den Gründen für Amerikas Arbeitskräftemangel identifiziert der Artikel unterdrückte Einwanderung und einen verminderten Appetit unter gering qualifizierten Hausangestellten, die backbreaking Arbeit der Erdbeerernte zu tun. Wishnatzkis Vorstoß zur Automatisierung gehe es nicht darum, landwirtschaftliche Arbeitsplätze zu beseitigen, argumentiert er, sondern die Anforderungen der Verbraucher zu erfüllen, die selbst im Winter frische Erdbeeren erwarten.

Er macht diesen Vorstoß als Mitbegründer von Harvest CROO, einem Startup, das einen fortschrittlichen Erdbeerernter namens Berry 5 entwickelt hat. Es verwendet eine Vielzahl von Roboterkomponenten – anstelle eines einzelnen Arms —, um das Blatt zu greifen, die Beere zu pflücken und zu verpacken. Computer Vision hilft Berry 5, reife Beeren vor dem Zupfen von nicht reifen zu entziffern. Und es ist schnell im Vergleich zu menschlichen Arbeitern, angeblich in der Lage, eine Pflanze in acht Sekunden zu pflücken und in anderthalb zur nächsten zu wechseln.

Berry 5 wurde dank millionenschwerer Investitionen anderer in der Beerenindustrie entwickelt und arbeitet derzeit in Florida an einem Testlauf. Berichten zufolge hofft das Unternehmen, es vor Ende 2019 zu kommerzialisieren.

Universität Cambridge

Ort: Cambridge, U.K.

Verwendung von Landwirtschaft und landwirtschaftlichen Robotern: Die Salaternte ist dank der zerbrechlichen Natur der Pflanze und der Nähe zum Boden hartnäckig roboterresistent geblieben. Forscher der Universität Cambridge haben jedoch mit ihrem sogenannten „Vegebot“, einem weiteren computer Vision-basierten Prototyp, einen Durchbruch erzielt.

So funktioniert es: Eine Kamera scannt den Salat und gibt einen Daumen nach oben oder unten für die Ernte. Eine zweite Kamera (in der Nähe eines Messers positioniert) führt dann den Pflücker, ohne die Pflanze zu zerkleinern. In der Zwischenzeit „lehrt“ ein maschinell lernender Algorithmus den Roboter, unreifen oder kranken Salat zu vermeiden.

Vegebot arbeitet kaum mit der Geschwindigkeit oder dem Können menschlicher Hände, aber eine Reihe von Testläufen hat angeblich einen Proof-of-Concept-Erfolg erbracht, der auch für andere oberirdische Früchte, Gemüse und Getreide gut ist.

„Jedes Feld ist anders, jeder Salat ist anders. Aber wenn wir einen Roboter-Harvester mit Eisbergsalat arbeiten lassen können, könnten wir ihn auch mit vielen anderen Kulturen arbeiten lassen „, sagte Simon Birrell vom Cambridge Department of Engineering in einer Pressemitteilung.

Während eine skalierbare kommerzielle Salaterntemaschine schwer zu finden ist, haben die Bemühungen, eine zu produzieren, zugenommen. Im Jahr 2017 erwarb John Deere beispielsweise den Agtech-Pionier Blue River Technology, der bemerkenswerte Fortschritte in der kundenorientierten Robotik gemacht hat.

Reichlich Robotik

Ort: Hayward, Calif.

Wie Landwirtschaft und Agrarroboter eingesetzt werden: Der apfelsaugende Vakuumroboter von Abundant Robotics mag im Vergleich zu Cambridges raffiniertem Vegebot zunächst brutal und ungenau erscheinen, aber das seltsame Aussehen des Geräts — es ähnelt einem am Traktor befestigten Saugrohr – täuscht über fortschrittliche Technologie hinweg.

Mit ausgeklügelter Computervision schluckt der Roboter reife Äpfel und umgeht ihre unreifen Brüder. Es ist auch offen für die Unterstützung von Landwirten, da, wie Wired feststellt, Der Algorithmus basierend auf dem Feedback von Experten zur Beurteilung der Reife aktualisiert werden kann.

Die automatisierte Apfelernte steht vor ähnlichen Herausforderungen wie die Salat- und Erdbeerernte. Laut Dan Steere, CEO von Abundant, „müssen eine Reihe komplexer technischer Probleme parallel gelöst werden, von der visuellen Identifizierung erntefähiger Früchte über die physische Manipulation zum Pflücken ohne Blutergüsse bis hin zur sicheren Navigation im Obstgarten.“

Im vergangenen März unternahm der Apfelpflücker seine erste kommerzielle Reise im neuseeländischen Feld des Obstbauers T&G Global.

Ernteautomatisierung

Ort: Groton, Masse.

Verwendung von Landwirtschafts- und Agrarrobotern: All diese charmanten dekorativen Gräser-, Blumen- und Strauchakzente in Ihrem örtlichen Gartencenter sind ein großes Geschäft. Der kommerzielle Gewächshausmarkt wird in den nächsten vier Jahren zu einer 38-Milliarden-Dollar-Branche, und die Erzeuger setzen zunehmend Roboter ein, um die hohe Nachfrage nach Arbeitskräften zu decken.

Harvest Automation wurde von ehemaligen Mitarbeitern der Roomba-Erfinder iRobot gegründet und hat sein erstes Produkt für diesen schnell wachsenden Markt entwickelt. Der verhaltensbasierte HV-100-Roboter übernimmt die wichtige, aber sehr repetitive und anstrengende Arbeit des Abstands von Containerkulturen und Pflanzen. (Gewächshauspflanzen brauchen Platz zwischen ihnen, damit sie dick und buschig und widerstandsfähig werden, aber zu viel Platz bedeutet, dass die Quadratmeterzahl nicht optimiert wird.) Die HV-100 ist gebaut, um zu halten läuft auch in die sengenden temperaturen und weniger-als-unberührte umgebungen von baumschulen, die wachsen zierpflanzen und spezialität obst und gemüse.

Unkrautroboter

Wenn Sie jemals einen persönlichen Garten gepflegt haben, wissen Sie, dass die Unkrautbekämpfung sowohl wichtig als auch schwierig ist. Kommerzielle Landwirte wissen es auch, aber in großem Maßstab. Selbst wenn Fruchtfolge möglich ist, setzen viele Großbetriebe zumindest teilweise auf den Einsatz von Herbiziden. Aber angesichts der Tatsache, dass Pflanzen resistent gegen Unkrautvernichtungsmittel werden können und die Verbraucher chemisch behandelten Lebensmitteln zunehmend abgeneigt sind, ist dies kaum eine perfekte Lösung. Aus diesem Grund sind Unkrautmanagementroboter – einschließlich solcher, die fortschrittliche KI enthalten, um zwischen Pflanzen und Unkraut zu unterscheiden — eine attraktive Option.

Naio Technologies

Standort: Ramonville-Saint-Agne, Frankreich

Verwendung von Landwirtschafts- und Agrarrobotern: Château Mouton-Rothschild, einer der bedeutendsten Weinproduzenten der Alten Welt, ist eine sehr neue Welt, wenn es um die Pflege von Weinbergen geht. Das berühmte Weingut gehört zu mehreren Winzern, die sich mit Naio Technologies zusammengetan haben, um Ted, den auf die Rebe zugeschnittenen Roboter-Unkrautvernichter des Unternehmens, zu gewinnen.

Elektrisch und in Form eines umgekehrten U rollt der lang laufende Ted gleichzeitig über und um eine Weinreihe und verwendet RTK-Satellitennavigation, um auf Kurs zu bleiben. (Eine Drohne kartiert das ursprüngliche Grundstück, das Ted vermessen hat.) Industrie-standard klingen und finger jäten laufen entlang der basis, ziehen unerwünschte unkraut von den reben und folglich verringerung der notwendigkeit für herbizide. Zu Teds Roboter-Cousins gehören der Unkrautroboter Oz und der Gemüseroboter Dino.

Nexus Robotics

Ort: Dartmouth, N.S.

Wie es mit landwirtschaftlichen Robotern: Diese scrappy Nova Scotia Startup spielte David zu einigen von Nordamerikas renommiertesten Robotik-Programm Goliaths im letzten Jahr der Unkraut- und Futtermittel-Ag-Bot-Wettbewerb. Der preisgekrönte Beitrag des Unternehmens, ein autonomer Roboter mit dem Namen R2Weed2 (ja, Sie haben richtig gelesen), verwendet künstliche Intelligenz, um zwischen Unkraut und Pflanzen zu unterscheiden, sodass erstere entfernt und letztere wachsen können. Während des Betriebs sammelt R2 auch Daten, die Landwirten bei der Bodenanalyse und Umweltüberwachung helfen. Eine kommerzielle Version wird Berichten zufolge noch in diesem Jahr verfügbar sein.

Robotergewächshäuser / Roboterlandwirtschaft

Anstatt Roboter auf das Feld zu bringen, wird einer der nächsten großen Fortschritte in der landwirtschaftlichen Automatisierung das Feld zu Robotern bringen.

Unten sind zwei gut finanzierte Küsten-Startups — ein Westen, ein Osten —, die helfen, den Samen für eine Roboter-Gewächshaus-Zukunft zu pflanzen. Nicht alles ist auf diese Weise anbaubar, aber für bestimmte Kulturen sind die Verbesserungen auffällig. Beide Unternehmen versprechen einen dramatischen Rückgang des Wasserverbrauchs (zwischen 90 und 95 Prozent weniger) für einen gleichwertigen Ernteertrag, und beide verfügen über kontrollierte Innenräume, in denen keine Pestizide erforderlich sind. Hier ist, wie sie es tun.

Eisen Ox

Lage: San Carlos, Calif.

Wie es mit landwirtschaftlichen Robotern: In dem, was das Unternehmen als „die erste autonome Farm der Welt“ bezeichnet, einem 8.000 Quadratmeter großen Raum, der eher einem Forschungslabor als einem landwirtschaftlichen Feld ähnelt, überwachen zwei mit der Wolke verbundene Roboter das Wachstum von Blattgemüse (Römer- und Butterkopfsalat, Bok Choy, Grünkohl, Rucola) und Kräutern (Basilikum, Koriander, Schnittlauch, Sauerampfer, Petersilie), die alle in schweren hydroponischen Hülsen angebaut werden. Mit Computer Vision und Sensoren als „Augen“ erledigt ein Roboter das schwere Heben und transportiert die Hülsen durch die Anlage; Der zweite analysiert und wählt die einzelnen Pflanzen aus.

Alles geschieht unter hocheffizienten LED-Leuchten und unter den wachsamen Augen von einigen Dutzend Roboter- und Pflanzenwissenschaftlern vor Ort. Das von Y Combinator unterstützte Unternehmen, das von zwei Alumni von Willow Garage gegründet wurde, behauptet, dass der kleine Raum so viel bringen kann wie eine ein Hektar große traditionelle Farm.

Iron Ox begann im vergangenen Oktober mit der Produktion in seiner Gewächshausanlage und begann einige Monate später mit dem Verkauf in seinem ersten Partnergeschäft, einem Markt in seiner Heimatstadt San Carlos. Langfristiges Ziel ist es, zusätzliche Farmen in der Nähe anderer Gebiete mit hoher Nachfrage zu errichten, wodurch die langen Transportkosten, die entstehen, wenn der Anbau auf nur wenige Regionen des Landes beschränkt ist, eingespart werden.

Bowery Farming

Standort: NYC

Wie es mit landwirtschaftlichen Robotern funktioniert: Im Gegensatz zu den großen, flachen Bottichen, in denen die Pflanzen bei Iron Ox gepflegt werden, stapelt Bowery Farming Schichten von Tabletts, die jeweils mit Grüns gefüllt sind , im traditionellen Vertical-Farming-Format in seinem Kearney, N.J., wachsenden Raum.

Aber es nutzt auch Robotik, künstliche Intelligenz und Robotik, um Blattgemüse und Kräuter mit dem gleichen Endziel anzubauen: die Probleme anzugehen, die durch Arbeitskräfteknappheit, Bevölkerungsbooms und zentralisierte Landwirtschaft entstehen.

Hier sammeln ein proprietäres Betriebssystem und ein komplexes Array von Sensoren Daten und sorgen für ein ultrapräzises Gleichgewicht von Wasser, Temperatur, Nährstoffen und Feuchtigkeit. Gleichzeitig hilft ein Team von Vertical Farmern bei der Ernte und überwacht die Ernte.

Das Unternehmen, das von Starkoch Tom Colicchio und Uber—CEO Dara Khosrowshahi Investitionskapital erhalten hat, verkauft seine Grüns und Kräuter bei Whole Foods, Foragers und Westside Market. Im New Yorker U-Bahn-Bereich sind sie auch über Peapod, Jet.com , Amazon und in zwei der High-End-Restaurants von Colicchio.

Aerial Imagery Drones and Seed-Planting Drones

Aerial imagery can save farmers a lot of time by giving them a bird’s eye view of crops; Auf diese Weise können sie schnell ein Gefühl für die Gesundheit der Vegetation, Insektenprobleme, Bewässerungslayouts und Unkrautwachstum bekommen. Es erlaubt ihnen sogar, genau zu bestimmen, wie viel Pestizid die Pflanzen benötigen.

Landwirte können eine Vielzahl von Abonnementdiensten nutzen, um auf diese wertvollen Überflugbilder (einschließlich Thermal-, Infrarot- und NDVI) ihrer Felder zuzugreifen, aber weniger Unternehmen haben den vollen Sprung in unbemannte Luftfahrzeuge (UAVs) gewagt. Das liegt höchstwahrscheinlich an den FAA-Beschränkungen für autonome Drohnen, die erfordern, dass Piloten sofort bereit sind, die Kontrolle über eine Drohne zu übernehmen. Kleine unbemannte Flugzeuge müssen auch in der Luft innerhalb der Sichtlinie eines potenziellen Piloten gehalten werden.

Aber sie sind da draußen, wenn auch noch nicht in großer Zahl. Hier sind einige Unternehmen, die beweisen, dass etwas in der Luft liegt, wenn es um landwirtschaftliche Bildgebung, Saatgutpflanzung und Wolkensaat geht.

American Robotics

Ort: Marlborough, Mass.

Verwendung von Agrarrobotern: American Robotics, eines von mehreren Unternehmen aus der Region Boston, die bemerkenswerte Agtech-Durchbrüche erzielen, ist das Team hinter Scout, einer Luftbilddrohne, die zum sogenannten „Drone in a Box“ -Modell passt.

Zwischen den Flügen lebt Scout in einer wetterfesten Box, in der es alle gesammelten Daten selbst auflädt und (über Edge Computing) verarbeitet. Wenn es fliegt, um Felder zu untersuchen, öffnet sich das Kastenoberteil und die vollständig autonome Drohne hebt ab, wobei künstliche Intelligenz verwendet wird, um den Lauf zu planen und durchzuführen. Während der Missionen, die auf Anfrage geplant oder gestartet werden können, sammelt Scout Erntestressdaten, die Landwirte während des gesamten Lebenszyklus einer Ernte verwenden können. Es ist die Art der Luftüberwachung, die eine wichtige Facette im wachsenden Bereich der sogenannten Präzisionslandwirtschaft bleibt.

Taranis

Standort: Tel Aviv

Verwendung von Agrarrobotern: Angesichts der Beschränkungen der FAA für autonome Drohnen ist es vielleicht keine Überraschung, dass einige der führenden Anbieter von auf die Landwirtschaft ausgerichteten UAVs hauptsitz außerhalb der USA und bedienen eine internationale Kundschaft. Dazu gehört auch das in Israel ansässige Unternehmen Taranis, das seine hochauflösenden Scans an Landwirte in Europa, Südamerika und Nordamerika gebracht hat. Zusammen mit traditionelleren Flugzeugen betreibt das Unternehmen Drohnen, die Computer Vision und Data Science verwenden, um den Erntestress zu überwachen und die Identifikationsfähigkeiten selbst zu verbessern.

UAV Systems International

Ort: Las Vegas

Verwendung von Agrarrobotern: Jeder UAV-Pilot, der eine Drohne fliegen möchte, die beim Start mehr als 55 Pfund wiegt (einschließlich Fracht), muss einen Antrag auf eine spezielle Genehmigung stellen befreiung durch die F.A.A. Das bedeutet, dass nicht befreite Landwirte, die Saatgut mit Drohnen über ihre Anbaufläche streuen möchten, nur begrenzt wissen, wie viele Pfund Saatgut sie in einem einzigen Durchlauf verteilen können. Dennoch haben eine Reihe von Herstellern speziell für diesen Zweck vermarktete Drohnen entwickelt.

UAV Systems International verkauft zwei Drohnen, die Saatgut und Dünger verbreiten, eine mit einer Nutzlastkapazität von etwa vier Pfund und eine andere mit einer Nutzlast von etwa 11 Pfund. Beide haben nach Angaben des Unternehmens eine Flugreichweite von zwei Meilen und ein Limit von 20 Minuten. UAV vermarktet auch Erntesprühdrohnen und Überwachungsdrohnen, die die Gesundheit der Pflanzen untersuchen.

Desert Research Institute

Ort: Reno, Nev.

Einsatz von Agrarrobotern: Bei der Wolkensaat geht es darum, es buchstäblich regnen zu lassen. Das Konzept geht auf mindestens 1946 zurück, als Dr. Bernard Vonnegut entdeckte, dass das Einbringen von Silberiodidpartikeln in Wolken unter bestimmten Bedingungen die Bildung von Eiskristallen anregen und möglicherweise Niederschlag auslösen könnte. (Lustige Tatsache: Bernard war Bruder der literarischen Legende Kurt Vonnegut.) Aber Jahrzehnte später hat der Prozess immer noch Kritiker, die feststellen, dass Variablen im Überfluss vorhanden sind und dass es schwierig ist zu messen, wie viel Regen oder Schneefall tatsächlich das Produkt eines Wolkensamens ist. (Die Praxis der Wettermodifikation hat auch militärische Anwendungen und ist, wie zu beachten ist, international für den Einsatz im Krieg verboten). Aber da sich Dürren verschlimmern, versuchen es die Regierungsbehörden weiter. Im Juli setzte Indonesiens Katastrophenschutzbehörde Cloud Seeding ein, um von Dürre heimgesuchte Pflanzen zu retten.

Heute werden Wolken mit Flugzeugen, Bodengeneratoren oder Kanistern mit Kanonen- oder Raketenantrieb ausgesät, aber Wissenschaftler untersuchen auch, ob Drohnen die Aufgabe bewältigen können. Im Jahr 2017 startete das Desert Research Institute — Teil des Hochschulsystems von Nevada — in Zusammenarbeit mit Drone America eine unbemannte Cloud-Seeding-Drohne während eines einstündigen autonomen Kampfes und jenseits der bloßen Sichtlinie der Forscher.

„Das Erreichen dieses Meilensteins“, sagte Mike Richards, Präsident und CEO von Drone America, „ermöglicht es uns, uns jetzt auf Höhenflüge und Langstreckenflüge zu konzentrieren; sowie die extremen Herausforderungen des Fliegens unserer fortschrittlichen unbemannten Starrflügler bei rauem, eisigem Wetter, das mit optimalen winterlichen Wolkensaatbedingungen einhergeht.“

Bilder über soziale Medien und Unternehmenswebsites.