Autonomiczne Siewniki i Roboty Polowe: Innowacje w Rolnictwie

Autonomiczne roboty polowe znajdują coraz szersze zastosowanie w prowadzeniu różnego rodzaju upraw, od plantacji warzyw i owoców, przez rolnictwo, aż po leśnictwo. Wprowadzanie autonomicznych systemów do rolnictwa stanowi odpowiedź na rosnące potrzeby sektora rolnego, w tym niedobór siły roboczej oraz wyzwania związane z wydajnością produkcji żywności. Rozwiązania oparte na automatyzacji mogą znacząco poprawić efektywność prac na polach, przyczyniając się również do bardziej zrównoważonego i ekologicznego rolnictwa.

Farmdroid FD20: Precyzja zasilana słońcem

Jednym z czołowych rozwiązań w dziedzinie autonomicznych siewników jest robot Farmdroid FD20 duńskiego producenta. Okręgowy Związek Plantatorów Buraka Cukrowego w Bydgoszczy zorganizował pokaz siewu buraka cukrowego autonomicznym robotem Farmdroid, który odbył się na polach Zespołu Szkół Centrum Kształcenia Rolniczego w Bielicach. Autonomiczna maszyna wzbudziła ogromne zainteresowanie, a w ramach pokazu zasiała około 1 hektar buraka cukrowego.

Charakterystyka i zastosowanie Farmdroid FD20

Farmdroid FD20 to maszyna zaprojektowana do siewu nasion warzyw oraz precyzyjnego zwalczania chwastów. Dzięki zainstalowanym na maszynie panelom fotowoltaicznym, robot zasilany jest energią słoneczną. Eksperci wyjaśniają, że praktycznie od maja maszyna może pracować przez 24 godziny na dobę, wykorzystując jedynie energię wyprodukowaną ze słońca. Nawet w czasie bezchmurnej nocy może pracować dzięki bardzo czułym panelom.

• Wydajność: Farmdroid może obsługiwać plantacje do 20 hektarów.
• Prędkość: Porusza się powoli, z maksymalną prędkością 900 m/h (720 m/h w innej wersji), co zapewnia wysoką precyzję pracy.
• Zasięg dobowy: Wykorzystując całą 3-metrową szerokość belki, jest w stanie w ciągu doby obsiać lub oplewić 3-6 hektarów.
• Pielenie: Podczas pielenia co 4-5 dni wraca do tego samego miejsca, nie pozwalając na wzrost chwastów. Po siewie, elementy siewnika zastępuje się aktywnymi i pasywnymi elementami pielącymi, co pozwala robotowi odchwaszczać plantację między rzędami oraz w rzędach z dokładnością do jednego centymetra.
• Konfiguracja: Robot sprzedawany jest jako kompletna maszyna z siewnikiem i pielnikiem, a opcjonalnie można do niego dokupić opryskiwacz.

Budowa i funkcja tego urządzenia wpisują się w podejście ekologiczne, ponieważ lekka konstrukcja pozwala na pracę bez niszczenia struktury gleby, a zasilanie energią słoneczną eliminuje emisję spalin. Mechaniczne odchwaszczanie plantacji przyczynia się do redukcji użycia chemicznych środków ochrony roślin.

Bezpieczeństwo i programowanie

Czujnikiem bezpieczeństwa w Farmdroid jest czerwona linka ochronna; po jej niedużym nacisku robot automatycznie się zatrzyma. Programowanie robota oraz jego uruchomienie może odbywać się za pomocą panelu na maszynie lub przez aplikację mobilną. Robotem z anteną GPS objeżdża się pole, wykonuje pomiar, zaznacza wszystkie występujące przeszkody, tworząc mapę pola. W pamięci robota mogą być setki pól, a na podstawie wykonanych pomiarów tworzy on plan zasiewu i zgodnie z nim jeździ. Do pracy robota konieczna jest stacja RTK w odległości do 10 km, a maszynę można łatwo przetransportować na pole np. ciągnikiem.

Platforma DOT i siewnik Seed Master

Koncepcja autonomicznej platformy, która mogłaby samodzielnie się poruszać i wykonywać prace polowe w gospodarstwach, powstała w 2014 roku. Jej pomysłodawcą i twórcą był Norbert Beaujot, rolnik i właściciel kanadyjskiej firmy Seed Master. Pierwszy prototyp maszyny powstał w 2017 roku, a w 2019 roku ruszyła oficjalna sprzedaż platformy DOT.

Charakterystyka platformy DOT

DOT, czyli "Kropka", to platforma w kształcie litery U, bez kabiny, przypominająca pojazd z filmów science fiction. Jest zasilana silnikiem diesla Cummins QSB4,5 Tier 4F o pojemności 4,5 litra i mocy 173 KM. Silnik napędza cztery pompy hydrauliczne (po jednej na każde z kół) oraz pompę zasilającą osprzęt. DOT porusza się na czterech kołach w rozmiarze 500/70R24, zamontowanych na zwrotnicach, które są sterowane hydraulicznie, dzięki czemu maszyna może poruszać się do przodu zarówno szerszym, jak i węższym bokiem.

Osprzęt kompatybilny z DOT

Platforma DOT jest otwarta do współpracy z osprzętem dowolnego producenta, pod warunkiem zbudowania go w systemie DOT.

1. Siewnik Seed Master: Ma szerokość 9 metrów i dwa zbiorniki o pojemności 2000 litrów każdy. Może wysiewać dwa rodzaje nasion lub nasiona wraz z jednoczesnym wysiewem nawozów. Jest to siewnik mechaniczny z pneumatycznym transportem wysiewanych materiałów. W Kanadzie, gdzie standardem są siewniki o szerokościach 27 metrów, Seedotrun może operować siewnikiem o szerokości 9 metrów.
2. Rozsiewacz wapna i nawozów: Produkt kanadyjskiej firmy New Leader, wykonany ze stali kwasoodpornej. Jego zbiornik ma pojemność 8 m³, a rozsiewacz obsługuje 16 sekcji. Istnieje również wersja z podwójnym zbiornikiem, umożliwiająca wysiewanie dwóch materiałów sypkich jednocześnie.
3. Opryskiwacz Pattison: Posiada zbiornik o pojemności 6000 litrów, wykonany ze stali kwasoodpornej. Dostępne są dwie aluminiowe belki o szerokości 36 lub 40 metrów. Każda dysza jest sterowana indywidualnie przy pomocy GPS, co umożliwia zmienne dawkowanie produktów.

Obsługa i bezpieczeństwo DOT

Komunikacja pomiędzy maszyną a człowiekiem może odbywać się poprzez pilota (np. na placu gospodarstwa) lub poprzez tablet, w którym rolnik musi zatwierdzić trasę, po której maszyna będzie się poruszać na polu. Przed pracą należy również wprowadzić wszelkie przeszkody znajdujące się na polu. DOT jest wyposażony w szereg zabezpieczeń, takich jak kamery i radary monitorujące teren wokół maszyny, a także zabezpieczenia mechaniczne. Po jakimkolwiek wykryciu nieprzewidzianych problemów platforma zatrzymuje się i powiadamia operatora o tej sytuacji.

Integralną częścią maszyny jest pilot, przy pomocy którego można sterować maszyną podczas manewrowania na podwórku lub podjeżdżania pod załadunek nasion. Przed wjazdem na pole trzeba dokładnie zaplanować trasę, po której maszyna będzie się poruszać, oraz ustawić parametry siewu. Mimo że DOT jest maszyną autonomiczną, to potrzebuje obsługi, jak każda tradycyjna maszyna.

Doświadczenia Dustina Burnsa

Dustin Burns, współwłaściciel rodzinnej farmy o powierzchni ponad 8000 hektarów w Kanadzie, używa siewnika autonomicznego DOT SeedMaster o szerokości 9 metrów od dwóch lat. Podkreślił, że siewnik wymaga zaplanowania całej trasy, po której będzie się poruszał, uwzględniając wszystkie przeszkody i ścieżki technologiczne. Maszyna nie podejmuje sama decyzji i zatrzymuje się po napotkaniu przeszkody. Niewątpliwą zaletą jest możliwość skupienia się rolnika na sprawdzaniu jakości siewu bez konieczności zatrzymywania maszyny. Przy pracy kilku jednostek, w przypadku awarii jednej z nich, reszta nadal pracuje, co dotyczy również czasu potrzebnego na zasypywanie siewnika. Po pierwszych siewach zauważono niższe zużycie paliwa w przeliczeniu na jednostkę powierzchni, w porównaniu do klasycznego zestawu.

Roboty polowe Naïo Technologies

Firma Agrihandler ma w swojej ofercie autonomiczne roboty do prac uprawowych francuskiej firmy Naïo Technologies, która od 10 lat projektuje i sprzedaje autonomiczne roboty dla rolnictwa w ścisłej współpracy z rolnikami. Są one odpowiedzią na problem z niedoborem pracowników na wsi, pozwalają na ograniczenie ciężkiej i żmudnej pracy oraz minimalizowanie stosowania chemicznych środków chwastobójczych. W ofercie dostępne są 4 modele: Oz, Dino, Ted oraz Orio.

• Oz: Najmniejszy model, do wszechstronnego zastosowania w ogrodnictwie, w otwartym polu lub pod osłonami. Może być zintegrowany z siewnikiem i wyposażony w różne narzędzia do odchwaszczania.
• Dino: Robot przeznaczony dla rolników średniej wielkości, wyposażony w nawigację GPS RTK 2,5 cm i zasilany elektrycznie. Na pełnym naładowaniu może pracować autonomicznie do 10 godzin z prędkością do 4 km/godz. Wyposażony jest w kamerę, która umożliwia precyzyjną pracę. Waży 1200 kg, a jego średnia wydajność pracy wynosi około 4 hektary na dzień.
• Ted: Urządzenie dedykowane dla właścicieli winnic.
• Orio: Autonomiczny robot, który może być wykorzystany do pielenia, siewu i innych prac uprawowych. Jest uniwersalnym rozwiązaniem, które sprawdza się w wielu uprawach, ponieważ wyposażony jest w regulowany rozstaw kół. Maszyna ma 4 metry długości, 2 metry szerokości i 2 metry wysokości. Szerokość robocza wynosi 3 metry, a prędkość mieści się w zakresie od 0,9 do 3,2 km/godz. Nośność uchwytu narzędzi na środku maszyny wynosi 600 kg, a z tyłu - 200 kg. Moc silników elektrycznych to 4 x 3000W. Może pracować do 10 godzin.

Przykładem zastosowania robota Orio jest Nadleśnictwo Podanin, gdzie rozpoczął pracę w ramach unowocześniania bazy sprzętowej Lasów Państwowych. Ze względu na problem z obsadą pracowników w szkółkach leśnych, Nadleśnictwo wykorzysta robota do produkcji materiału sadzeniowego drzew.

Autonomiczny robot Robotti firmy Agrointelli

Duńska firma Agrointelli jest producentem autonomicznego robota polowego Robotti, dystrybuowanego w Polsce przez Vantage Polska. W minionym sezonie maszyna ta pracowała na polskich polach. Współpracując z precyzyjnym siewnikiem punktowym, zasiała kilkaset hektarów różnych upraw, w tym rzepaku, kukurydzy, słonecznika czy buraka. Była również używana do wykonywania innych zabiegów polowych. Jest to zrobotyzowany nośnik narzędzi, autonomicznie pracujący na polu, o dość prostej konstrukcji.

Wersje Robotti

Robotti oferowany jest w dwóch wersjach: 150D oraz LR.

• Model 150D: Posiada dwa wysokoprężne silniki Kubota (około 75 KM każdy), z czego jeden napędza układ jezdny, a drugi układ hydrauliki roboczej. Ten model może pracować do 20 godzin.
• Model LR: Wyposażony jest w jeden silnik spalinowy i 300-litrowy zbiornik paliwa, co według producenta wystarcza na 60 godzin ciągłej pracy. Zużycie paliwa waha się od 3 do 6 l/godz.

Specjaliści wskazują, że szerokość i prędkość robocza maszyny nie są duże, ale dzięki temu uzyskuje się wysoką precyzję pracy. Zamawiając robota, można go dowolnie skonfigurować, w zależności od warunków w gospodarstwie, w których ma pracować. Istnieje wiele możliwych rozwiązań do wykorzystania.

Polski autonomiczny robot polowy

Współczesne rolnictwo przechodzi dynamiczne zmiany, a jednym z nowatorskich rozwiązań jest autonomiczny robot polowy opracowany przez konsorcjum, w skład którego wchodzą instytuty Sieci Badawczej Łukasiewicz - Poznański Instytut Technologiczny i Instytut Lotnictwa, a także firma Unia. Robot polowy powstał dzięki współpracy tych trzech kluczowych partnerów.

Funkcjonalność i zastosowanie

Autonomiczny robot polowy to pojazd, który samodzielnie wykonuje określone zadania na polach, takie jak siew, oprysk czy monitorowanie upraw. Robot korzysta z zaawansowanych algorytmów sztucznej inteligencji oraz systemów GPS, które pozwalają mu nawigować po polach, omijać przeszkody i dokładnie realizować zadania rolnicze.

Robot został zaprojektowany z myślą o kukurydzy, roślinie o wysokich wymaganiach, jeśli chodzi o precyzyjny siew, pielęgnację i ochronę przed szkodnikami. Jedną z najważniejszych funkcji robota jest możliwość precyzyjnego siewu kukurydzy, co ma kluczowe znaczenie dla jej wydajności. Robot jest w stanie autonomicznie wysiewać nasiona na polach, dbając o dokładne rozstawienie rzędów i optymalną głębokość, co minimalizuje ryzyko strat plonów. Zaawansowane sensory oraz algorytmy sztucznej inteligencji, które napędzają robota, pozwalają na bieżąco monitorować stan zdrowia upraw kukurydzy. Robot może wykrywać wczesne oznaki chorób, obecność szkodników oraz niedobory składników odżywczych w glebie.

Wspólne cechy i zalety robotów autonomicznych

Autonomiczne roboty polowe oferują szereg wspólnych korzyści i cech, które rewolucjonizują nowoczesne rolnictwo.

• Precyzja: Dzięki zaawansowanym systemom pozycjonowania GPS (często RTK z dokładnością do 2,5 cm) i algorytmom sztucznej inteligencji, roboty wykonują siew, pielenie i opryski z niezrównaną dokładnością. Potrafią eliminować chwasty między roślinami w rzędach, bez uszkadzania upraw.
• Ekologia: Wiele maszyn, jak np. Farmdroid, jest zasilanych energią słoneczną, co eliminuje emisję spalin i zmniejsza ślad węglowy. Mechaniczne odchwaszczanie redukuje potrzebę stosowania chemicznych środków ochrony roślin. Niewielka masa urządzeń zmniejsza ugniatanie gleby podczas pracy, chroniąc jej strukturę.
• Zwiększona efektywność: Roboty mogą pracować przez długie godziny (nawet 24h/dobę przy zasilaniu solarnym), co zwiększa wydajność prac polowych. Możliwość pracy w grupie kilku maszyn jednocześnie, nawet na różnych polach, zapewnia ciągłość operacji.
• Redukcja kosztów i problemów z siłą roboczą: Autonomiczne maszyny stanowią odpowiedź na problem z niedoborem pracowników na wsi. Choć wymagają obsługi, zakres prac wykonywanych przez operatora jest inny, a rolnik może skupić się na kontroli jakości. Na obecnym etapie koszt zakupu trzech takich siewników jest zbliżony do zakupu ciągnika i klasycznego siewnika o tej samej szerokości.
• Bezpieczeństwo: Urządzenia te są wyposażone w szereg zabezpieczeń, w tym kamery, radary i mechaniczne czujniki (np. linki ochronne), które zapobiegają zderzeniom z przeszkodami. Po wykryciu problemu maszyny automatycznie się zatrzymują i powiadamiają operatora.

Wyzwania i przyszłość

Mimo licznych zalet, wprowadzenie autonomicznych robotów do rolnictwa napotyka również na pewne wyzwania. Jednym z nich jest potrzeba dalszego rozwoju technologii w zakresie autonomicznej nawigacji oraz dostosowania maszyn do różnych typów upraw. Urządzenia autonomiczne przed pracą wymagają precyzyjnego przygotowania mapy pola z zaznaczeniem wszelkich przeszkód (np. słupy, rowy, zadrzewienia), a następnie mogą już wykonywać zadaną pracę bez obecności człowieka na polu. W pamięci robota mogą być setki pól. Warto podkreślić, że nowoczesny sprzęt może przyczynić się do zachęcenia młodego pokolenia do pozostania na wsi.

tags: #autonomiczny #siewnik #simr