jordbruk och Jordbruksrobotar

”högteknologiskt jordbruk” är ingen oxymoron. En modern jordbruksverksamhet är mer sannolikt att likna Silicon Valley än American Gothic, vad med appar som styr bevattning, GPS-system som styr traktorer och RFID-flisade öronmärken som övervakar boskap.

och robotik är en allt viktigare del av det tekniska stallet.

robotar plockar äpplen, samlar jordgubbar, skördar sallad och tar bort ogräs. Droner samlar flygbilder som hjälper jordbrukare att snabbt bedöma grödans hälsa. Och robotväxthus växer upp tusentals mil från traditionella jordbruksregioner och odlar grönsaker på bakgårdarna på stadsmarknader med hög konsumtion.

allt kommer i en tid då odlarna står inför en kostsam, långsiktig arbetskraftsbrist och-med den globala befolkningen som förväntas stiga från 7.7 miljarder till 9.7 miljarder på drygt 30 år — är efterfrågan på livsmedel redo att öka betydligt.

så här kan robotar hjälpa till att mildra några av dessa utmaningar.

Skördarrobotar

på sitt ansikte verkar skördar mogna för automatisering. Det är fysiskt beskattande och mycket repetitivt — den typ av arbete som ofta är mest effektivt riktad mot Robotrevolutionen. (Se fabriker, tillverkning, gruvdrift, Logistik.) Men det är inte nödvändigtvis fallet.

plockning av grödor kräver också manuell fingerfärdighet och en delikat touch. Många frukter blåser lätt i värmen, och bladgrönsaker slits lätt. Och de flesta robotar är inte tillräckligt avancerade för att hantera den precisionsnivån. Kom ihåg att det inte var så länge sedan att robotister äntligen fick en banbrytande bot för att fånga en boll-enkelt nog för människor, mycket mindre för robotar.

men agtech-företag inom den privata sektorn och robotikavdelningar i akademin fortsätter sina ansträngningar för att rensa det hindret.

skörda CROO

plats: Växtstad, Fla.

hur det använder jordbruks-och jordbruksrobotar: Gary Wishnatzki är högljudd om arbets nypa han säger odlare har mött under de senaste åren. Ägaren till berry supplier Wish Farms berättade för New Yorker i April att han förlitar sig på arbetare som anställts genom dyra tillfälliga visumprogram. Bland orsakerna till USA: s brist på arbetskraft identifierar artikeln undertryckt invandring och en minskad aptit bland lågutbildade hushållsarbetare för att göra det bakre arbetet med jordgubbsskörd. Wishnatzkis push för att automatisera handlar inte om att eliminera jordbruksjobb, hävdar han, men uppfyller kraven från konsumenter som har kommit att förvänta sig färska jordgubbar även i vinterens död.

han gör det som en av grundarna av Harvest CROO, en start som utvecklade en avancerad jordgubbsskördrobot som heter Berry 5. Den använder en mängd olika robotkomponenter-snarare än en enda arm — för att ta tag i bladet, plocka bäret och packa det. Datorsyn hjälper Berry 5 att dechiffrera mogna bär från icke-mogna innan de plockas. Och det är snabbt jämfört med mänskliga arbetare, som påstås kunna välja en växt på åtta sekunder och flytta till nästa i en och en halv.

utvecklad tack vare miljoner i investeringsdollar från andra i bärindustrin, arbetar Berry 5 för närvarande Florida fields på en provkörning. Företaget hoppas enligt uppgift att kommersialisera det före slutet av 2019.

Cambridge University

plats: Cambridge, Storbritannien

hur det använder jordbruks-och jordbruksrobotar: Salladsskörden har varit envis robotbeständig tack vare växtens bräckliga natur och närhet till marken. Men forskare vid Cambridge University gjorde ett genombrott med sin så kallade ”Vegebot”, en annan datorsyndriven prototyp.

så här fungerar det: en kamera skannar sallat och ger tummen upp eller ner för skörd. En andra kamera (placerad nära ett blad) styr sedan plockningen utan att krossa växten. Under tiden ”lär” en maskininlärningsalgoritm roboten att undvika omogen eller sjuk sallad.

Vegebot arbetar knappast med hastigheten eller skickligheten hos mänskliga händer, men en serie testkörningar har påstått etablerat bevis på konceptsucces, vilket också bådar bra för andra överjordiska frukter, grönsaker och korn.

” varje fält är annorlunda, varje sallad är annorlunda. Men om vi kan få en robotskördare att arbeta med isbergssallad, kan vi också få det att fungera med många andra grödor”, säger Simon Birrell, från Cambridge Department of Engineering, i ett pressmeddelande.

medan en skalbar kommersiell salladskördare förblir svårfångad, har ansträngningarna att producera en ökat. År 2017 förvärvade John Deere CV agtech trailblazer Blue River Technology, som har gjort anmärkningsvärda framsteg inom salladsfokuserad robotik.

Riklig Robotik

Plats: Hayward, Calif.

hur det använder jordbruks-och jordbruksrobotar: Den äppelsugande vakuumroboten från riklig robotik kan initialt verka brutal och oprecis jämfört med Cambridges raffinerade Vegebot, men kontraktets udda utseende — det liknar ett traktorfäst sugrör-belies någon avancerad teknik.

med hjälp av sofistikerad datorsyn slukar roboten mogna äpplen och kringgår sina omogna bröder. Det är också öppet för jordbrukshjälp genom att, som Wired notes, kan dess algoritm uppdateras baserat på feedback från mogna bedömningsexperter.

automatiserad äppelplockning står inför utmaningar som liknar sallad och jordgubbsplockning. Enligt riklig VD Dan Steere, det ” kräver att man löser ett antal komplexa tekniska problem parallellt, från att visuellt identifiera skördbar frukt och fysiskt manipulera den för att plocka utan blåmärken, för att säkert navigera i fruktträdgården själv.”

i mars förra året gjorde äppelplockaren sin jungfru kommersiella resa, i Nya Zeelands fält av fruktodlare T&g Global.

Harvest Automation

plats: Groton, massa.

hur det använder jordbruks-och jordbruksrobotar: alla de charmiga dekorativa gräs, blommor och buskar accenter på ditt lokala trädgårdscenter är stora affärer. Den kommersiella växthusmarknaden är redo att bli en industri på 38 miljarder dollar inom de närmaste fyra åren, och odlare använder alltmer robotar för att hjälpa till att fylla den höga efterfrågan på arbetskraft.

Harvest Automation grundades av tidigare anställda hos Roomba-uppfinnarna iRobot och gjorde sin första produkt med denna snabbt växande marknad i åtanke. Den beteendebaserade HV-100-roboten hanterar det viktiga, men mycket repetitiva och ansträngande arbetet med avstånd mellan behållargrödor och växter. (Växthusväxter behöver utrymme mellan dem så att de blir tjocka och buskiga och fjädrande, men för mycket utrymme betyder att kvadratmeter inte optimeras.) HV – 100 är byggd för att fortsätta springa även i de brännande temperaturerna och mindre än orörda miljöer av plantskolor som odlar prydnadsväxter och specialfrukter och grönsaker.

Ogräsrobotar

om du någonsin har haft en personlig trädgård är du väl medveten om att ogräsbekämpning är både viktig och svår. Kommersiella jordbrukare vet det också, men i stor skala. Även när växtrotation är möjlig, förlitar sig många stora kläder åtminstone något på användningen av herbicider. Men med tanke på att växter kan bli resistenta mot ogräsdödare och konsumenterna blir alltmer vilda för kemiskt behandlad mat, är det knappast en perfekt lösning. Det är därför weed-management robotar — inklusive de som innehåller avancerad AI för att skilja mellan grödor och ogräs — är ett attraktivt alternativ.

Naio Technologies

plats: Ramonville-Saint-Agne, Frankrike

hur det använder jordbruks-och jordbruksrobotar: En av den gamla världens mest framstående vinproducenter, Ch Exporteau Mouton-Rothschild är en mycket ny värld när det gäller underhåll av vingårdar. Den berömda gården är bland flera vinodlare som har samarbetat med Naio Technologies för att anlita Ted, företagets vine-skräddarsydda robotgräddare.

elektrisk och formad som en inverterad U, rullar den långvariga Ted samtidigt över och runt en vinrad, med hjälp av RTK-satellitnavigering för att hålla sig på kurs. (En drone kartlägger den första tomten som Ted undersöker.) Industristandardblad och fingergrävare löper längs basen och drar oönskade ogräs från vinstockarna och minskar därmed behovet av herbicider. Teds robotkusiner inkluderar ogräsrobot Oz och grönsaksrobot Dino.

Nexus Robotics

plats: Dartmouth, NS

hur det använder jordbruksrobotar: denna scrappy Nova Scotia start spelade David till några av Nordamerikas mest prestigefyllda robotics-program Goliaths vid förra årets Weed och foder ag-Bot konkurrens. Företagets högsta prisvinnande inträde, en weed-yanking autonom robot kallad R2Weed2 (Japp, du läser det korrekt), använder artificiell intelligens för att skilja mellan ogräs och grödor så att de förstnämnda avlägsnas och den senare lämnas för att växa. När den körs samlar R2 också in data som hjälper jordbrukare med markanalys och miljöövervakning. En kommersiell version kommer enligt uppgift att finnas tillgänglig senare i år.

Robotväxthus/Robotodling

istället för att föra robotar till fältet kommer en av de nästa stora framstegen inom jordbruksautomation att föra fältet till robotar.

nedan finns två välfinansierade kuststarter-en väst, en Öst —som hjälper, um, plantera fröet för en robotväxthus framtid. Inte allt kan odlas på detta sätt, men för vissa grödor är förbättringarna slående. Båda dessa företag lovar en dramatisk minskning av mängden vatten som används (mellan 90 och 95 procent mindre) för motsvarande avkastning, och båda har kontrollerade inomhusmiljöer som eliminerar behovet av bekämpningsmedel. Så här gör de det.

järn Ox

Plats: San Carlos, Calif.

hur det använder jordbruksrobotar: Inuti vad företaget beskriver som” världens första autonoma gård”, ett 8000 kvadratmeter utrymme som mer liknar ett forskningslaboratorium än ett gårdsfält, övervakar två molnanslutna robotar tillväxten av bladgrönsaker (romaine och butterhead sallad, bok choy, kale, arugula) och örter (basilika, koriander, gräslök, sorrel, persilja), alla odlade inuti tunga hydroponiska pods. Med hjälp av datorsyn och sensorer som sina ”ögon” gör en robot den tunga lyftningen och transporterar bälgen över anläggningen; den andra analyserar och väljer de enskilda växterna.

allt händer under högeffektiva LED-lampor och under vakande ögon några dussin på plats robot och växtforskare. Y Combinator-backed company-grundat av två Willow Garage alumner — hävdar att det lilla utrymmet kan ge så mycket som en en tunnland traditionell gård.

Iron Ox började produktionen i oktober förra året i sin växthusanläggning och började sälja i sin första partnerbutik, en marknad i sin hemstad San Carlos, några månader senare. Det långsiktiga målet är att etablera ytterligare gårdar nära andra områden med hög efterfrågan, vilket skulle minska de långvariga transportkostnaderna som finns när växande är isolerade till bara några regioner i landet.

Bowery Farming

plats: NYC

hur det använder jordbruksrobotar: till skillnad från de stora, lågprofilerade behållarna där grödor vårdas vid Iron Ox, staplar Bowery Farming upp lager av brickor, var och en fylld med gröna, i det traditionella vertikala jordbruksformatet inuti dess Kearney, N. J., växande utrymme.

men det använder också robotik, artificiell intelligens och ledde till att växa bladgrönsaker och örter med samma slutmål i åtanke: att ta itu med problemen med arbetskraftsbrist, befolkningsbommar och centraliserat jordbruk.

Här samlar ett eget operativsystem och komplex uppsättning sensorer data och upprätthåller en extremt exakt balans mellan vatten, temperatur, näringsämnen och fuktighet. Samtidigt hjälper ett team av vertikala bönder att skörda och vaka över grödorna.

företaget — som har fått investeringskapital från kändiskocken Tom Colicchio och Uber VD Dara Khosrowshahi — säljer sina gröna och örter på Whole Foods, Foragers och Westside Market. I New York metro-området är de också tillgängliga via Peapod, Jet.com, Amazon och i två av Colicchios avancerade restauranger.

flygbilder drönare och Fröplanteringsdroner

flygbilder kan spara bönder mycket tid genom att ge dem en fågelperspektiv av grödor; på så sätt kan de snabbt få en känsla av vegetationens hälsa, insektsproblem, bevattningslayouter och växttillväxt. Det gör det till och med möjligt för dem att exakt bestämma hur mycket bekämpningsmedel grödorna kräver.

jordbrukare kan använda en mängd olika Prenumerationstjänster för att få tillgång till dessa värdefulla flyoverbilder (inklusive termiska, infraröda och NDVI) av sina fält, men färre företag har tagit hela steget i obemannade flygfordon (UAV). Det är troligtvis på grund av FAA-begränsningar för autonoma drönare, vilket kräver att piloter omedelbart är redo att ta kontroll över en drönare. Små obemannade flygplan måste också hållas inom en blivande pilots siktlinje när de är luftburna.

men de är där ute, om inte ännu i stort antal. Här är några företag som bevisar att det finns något i luften när det gäller jordbruksavbildning, fröplantering och molnsådd.

amerikansk Robot

plats: Marlborough, massa.

hur det använder jordbruksrobotar: ett av flera företag i Boston-området som gör anmärkningsvärda agtech-genombrott, American Robotics är laget bakom Scout, en flygbildande drone som passar den så kallade ”drone in a box” – modellen.

mellan flygningar bor Scout i en väderbeständig låda, där den själv laddar och bearbetar (via edge computing) all data den samlar in. När det tar flyg för att undersöka fält öppnas lådans topp och den helt autonoma dronen lyfter av, med hjälp av artificiell intelligens för att plotta och genomföra körningen. Under uppdrag, som kan schemaläggas eller lanseras på begäran, samlar Scout grödans stressdata som jordbrukare kan använda under en grödas livscykel. Det är den typ av flygövervakning som fortfarande är en viktig aspekt inom det växande området för så kallat precisionsjordbruk.

Taranis

plats: Tel Aviv

hur det använder jordbruksrobotar: med tanke på FAA: s begränsningar av autonoma drönare är det kanske ingen överraskning att några av de ledande leverantörerna av jordbruksfokuserade UAV är huvudkontor utanför USA och tillgodose en internationell kundkrets. Det inkluderar Israel-baserade Taranis, som har fört sina högupplösta skanningar till jordbrukare i Europa, Sydamerika och Nordamerika. Tillsammans med mer traditionella flygplan driver företaget drönare som använder datorsyn och datavetenskap för att övervaka grödans stress och självförbättra identifieringsfunktioner.

UAV Systems International

plats: Las Vegas

hur det använder jordbruksrobotar: alla UAV-piloter som vill flyga en drone som väger mer än 55 pund vid start (inklusive Last) måste ansöka om en särskild undantag genom F. A. A. Det betyder att icke-undantagna bönder som vill drone-scatter frön över deras areal är begränsade i hur många Pund frö de kan sprida sig i en enda körning. Ändå har ett antal tillverkare utvecklat drönare som marknadsförs specifikt för detta ändamål.

UAV Systems International säljer två drönare som sprider utsäde och gödselmedel, en med en nyttolastkapacitet på cirka fyra pund och en annan med en ungefär 11 pund nyttolast. Båda har en två mil flygområde och en 20-minuters gräns, enligt företaget. UAV marknadsför också grödsprutdroner och övervakningsdroner som inspekterar grödans hälsa.

Desert Research Institute

plats: Reno, Nev.

hur det använder jordbruksrobotar: Molnsådd handlar om att få det att regna — bokstavligen. Konceptet går tillbaka till åtminstone 1946, då Dr Bernard Vonnegut upptäckte att under vissa förhållanden kunde införande av silverjodidpartiklar till moln stimulera skapandet av iskristaller, vilket potentiellt utfällde nederbörd. (Roligt faktum: Bernard var bror till litterär legend Kurt Vonnegut.) Men årtionden senare har processen fortfarande kritiker som noterar att variabler finns i överflöd och att det är svårt att mäta hur mycket regn eller snöfall som faktiskt är en produkt av ett molnfrö. (Vädermodifieringspraxis har också militära tillämpningar och det bör noteras att det är internationellt förbjudet för användning i krig ). Men när torka förvärras fortsätter myndigheter att försöka. I Juli använde Indonesiens katastrofbegränsningsbräda molnsådd i ett försök att rädda torka drabbade grödor.

idag såddas moln med flygplan, markgeneratorer eller vapen – eller raketdrivna kapslar, men forskare undersöker också om drönare kan hantera uppgiften. I 2017 lanserade Desert Research Institute — en del av Nevadas högre utbildningssystem — i samband med Drone America en obemannad molnsådd drone under en timmes autonom kamp och bortom forskarnas nakna synfält.

”att nå denna milstolpe”, säger Mike Richards, VD och koncernchef för Drone America, ” gör att vi nu kan fokusera på högre höjd, längre avstånd; förutom de extrema utmaningarna med att flyga våra avancerade obemannade fastvingade flygplan i det hårda, isiga vädret som kommer med optimala vintermolnsåddförhållanden.”

bilder via , sociala medier och företagets webbplatser.