‹ بازگشت

ربات های کشاورزی

ربات کشاورزی رباتی است که برای اهداف کشاورزی مستقر می شود. حوزه اصلی کاربرد ربات ها در کشاورزی امروزه در مرحله برداشت است. کاربردهای نوظهور روبات ها یا هواپیماهای بدون سرنشین در کشاورزی شامل کنترل علف های هرز، باروری ابرها، کاشت بذر، برداشت، نظارت بر محیط زیست و تجزیه و تحلیل خاک می باشد. طبق تحقیقات بازارکه تایید شده است، انتظار می‌رود بازار روبات‌های کشاورزی تا سال 2025 به 11.58 میلیارد دلار برسد.

ربات‌های میوه‌چین، تراکتور/سمپاش‌های بدون راننده و ربات‌های قیچی گوسفند برای جایگزینی نیروی انسانی طراحی شده‌اند. در بیشتر موارد، قبل از شروع کار باید عوامل زیادی را در نظر گرفت (به عنوان مثال، اندازه و رنگ میوه ای که باید چیده شود). ربات ها را می توان برای سایر کارهای باغبانی مانند هرس، وجین، سمپاشی و نظارت استفاده کرد. ربات ها همچنین می توانند در کاربردهای دامداری (رباتیک دام) مانند شیردوشی خودکار، شستشو و اخته استفاده شوند. ربات‌هایی مانند این فواید بسیاری برای صنعت کشاورزی دارند، از جمله کیفیت بالاتر محصولات تازه، هزینه‌های تولید پایین‌تر، و کاهش نیاز به کار دستی. آنها همچنین می توانند برای خودکارسازی کارهای دستی مانند سمپاشی علف های هرز یا براکن استفاده شوند، جایی که استفاده از تراکتور و سایر وسایل نقلیه تحت هدایت انسان برای اپراتورها بسیار خطرناک است.

طرح ها

ربات کار میدانی

طراحی مکانیکی از یک افکتور انتهایی، دستکاری کننده و گیره تشکیل شده است. چندین عامل باید در طراحی دستکاری در نظر گرفته شود، از جمله وظیفه، کارایی اقتصادی و حرکات مورد نیاز. عامل نهایی بر ارزش بازار میوه تأثیر می گذارد و طراحی چنگک بر محصولی است که در حال برداشت است.

افکتور پایانی

یک افکتور انتهایی در یک ربات کشاورزی وسیله ای است که در انتهای بازوی رباتیک یافت می شود و برای عملیات های مختلف کشاورزی استفاده می شود. چندین نوع مختلف از تأثیرگذارهای نهایی توسعه یافته اند. در یک عملیات کشاورزی که شامل انگور در ژاپن می شود، از افکت های انتهایی برای برداشت، نازک کردن توت ها، سم پاشی و بسته بندی استفاده می شود. هر کدام با توجه به ماهیت کار و شکل و اندازه میوه مورد نظر طراحی شده بودند. به عنوان مثال، عوامل پایانی مورد استفاده برای برداشت برای گرفتن، بریدن و فشار دادن خوشه های انگور طراحی شده بودند.

تنک کردن توت عملیات دیگری است که روی انگور انجام می شود و برای افزایش ارزش بازار انگور، افزایش اندازه انگور و تسهیل فرآیند خوشه زنی استفاده می شود. برای نازک شدن توت، یک افکتور انتهایی از قسمت بالایی، میانی و پایینی تشکیل شده است. قسمت بالایی دارای دو صفحه و یک لاستیک است که می تواند باز و بسته شود. دو بشقاب انگور را فشرده می کنند تا شاخه های راچیس قطع شود و خوشه انگور استخراج شود. قسمت میانی شامل یک صفحه سوزن، یک فنر فشاری و یک صفحه دیگر است که سوراخ هایی در سطح آن پخش شده است. هنگامی که دو صفحه فشرده می شوند، سوزن ها سوراخ هایی را از طریق انگور سوراخ می کنند. بعد، قسمت پایین دارای یک دستگاه برش است که می تواند دسته را برای استاندارد کردن طول آن برش دهد.

برای پاشش، افکتور انتهایی شامل یک نازل اسپری است که به یک دستکاری متصل است. در عمل، تولیدکنندگان می خواهند اطمینان حاصل کنند که مایع شیمیایی به طور مساوی در سراسر دسته توزیع می شود. بنابراین، این طراحی امکان توزیع یکنواخت مواد شیمیایی را با حرکت نازل با سرعت ثابت و در عین حال حفظ فاصله از هدف فراهم می کند.

مرحله نهایی در تولید انگور فرآیند کیسه‌زنی است. افکتور انتهای کیسه با یک تغذیه کیسه و دو انگشت مکانیکی طراحی شده است. در فرآیند کیسه‌دهی، تغذیه کیسه‌ای از شکاف‌هایی تشکیل شده است که به طور مداوم کیسه‌ها را در یک حرکت بالا و پایین به انگشتان می‌رسانند. در حالی که کیسه به انگشتان خورده می شود، دو فنر برگ که در انتهای بالای کیسه قرار دارند، کیسه را باز نگه می دارند. کیسه ها به گونه ای تولید می شوند که انگور را به صورت دسته ای در خود جای دهند. پس از تکمیل فرآیند کیسه، انگشتان باز می شوند و کیسه را رها می کنند. این کار فنرهای برگ را می‌بندد که کیسه را می‌بندد و از باز شدن مجدد آن جلوگیری می‌کند.

گریپر

گریپر وسیله ای است که برای برداشت محصول مورد نظر استفاده می شود. طراحی گیره بر اساس سادگی، هزینه کم و کارایی است. بنابراین، طرح معمولاً از دو انگشت مکانیکی تشکیل شده است که در هنگام انجام وظیفه خود قادر به حرکت همزمان هستند. ویژگی های طراحی به وظیفه ای که در حال انجام است بستگی دارد. به عنوان مثال، در روشی که لازم بود گیاهان برای برداشت بریده شوند، گیره به یک تیغه تیز مجهز شده بود.

دستکاری کننده

مانیپولاتور به گیره و افکتور انتهایی اجازه می دهد تا در محیط خود حرکت کنند. مانیپولاتور از پیوندهای موازی چهار میله ای تشکیل شده است که موقعیت و ارتفاع گیره را حفظ می کند. دستکاری کننده همچنین می تواند از یک، دو یا سه محرک پنوماتیکی استفاده کند. محرک های پنوماتیکی موتورهایی هستند که با تبدیل هوای فشرده به انرژی، حرکت خطی و چرخشی ایجاد می کنند. محرک پنوماتیکی به دلیل نسبت توان به وزن بالا، موثرترین محرک برای روبات های کشاورزی است. مقرون به صرفه ترین طراحی برای دستکاری کننده t است او پیکربندی محرک منفرد، با این حال این کم انعطاف پذیرترین گزینه است.

توسعه

اولین توسعه رباتیک در کشاورزی را می توان در اوایل دهه 1920 با تحقیقات برای ترکیب هدایت خودکار وسایل نقلیه در کشاورزی شروع کرد. این تحقیق منجر به پیشرفت خودروهای کشاورزی خودران بین دهه 1950 و 60 شد. با این حال، این مفهوم کامل نبود، زیرا وسایل نقلیه هنوز به یک سیستم کابلی برای هدایت مسیر خود نیاز داشتند. ربات‌ها در کشاورزی به رشد خود ادامه دادند، زیرا فناوری‌ها در سایر بخش‌ها نیز شروع به توسعه کردند. تنها در دهه 1980، به دنبال توسعه کامپیوتر، هدایت بینایی ماشین ممکن شد.

پیشرفت‌های دیگر در طول سال‌ها شامل برداشت پرتقال با استفاده از یک روبات در فرانسه و ایالات متحده بود.

در حالی که ربات‌ها برای دهه‌ها در محیط‌های صنعتی داخلی گنجانده شده‌اند، ربات‌های فضای باز برای استفاده در کشاورزی پیچیده‌تر و دشوارتر برای توسعه در نظر گرفته می‌شوند. عوامل محیطی که بسیارمختلف و غیرقابل پیش بینی هستند.

تقاضا در بازار

نگرانی هایی در مورد میزان نیروی کار مورد نیاز بخش کشاورزی وجود دارد. با جمعیت سالخورده، ژاپن قادر به پاسخگویی به تقاضاهای بازار کار کشاورزی نیست. به طور مشابه، ایالات متحده در حال حاضر به تعداد زیادی از کارگران مهاجر وابسته است، اما بین کاهش کارگران فصلی مزارع و افزایش تلاش‌ها برای جلوگیری از مهاجرت توسط دولت، آنها نیز قادر به پاسخگویی به تقاضا نیستند. کسب‌وکارها اغلب مجبور می‌شوند به دلیل ناتوانی در چیدن همه آن‌ها در پایان فصل، اجازه دهند که محصولات پوسیده شوند.علاوه بر این، نگرانی‌هایی در مورد جمعیت رو به رشد وجود دارد که باید در سال‌های آینده تغذیه شوند. به همین دلیل، تمایل زیادی برای بهبود ماشین‌آلات کشاورزی وجود دارد تا آن را مقرون‌به‌صرفه‌تر و برای استفاده مداوم مقرون‌به‌صرفه‌تر کند.

برنامه ها و روندهای فعلی

بخش اعظم تحقیقات کنونی برای خودروهای کشاورزی خودکار ادامه دارد. این تحقیق بر اساس پیشرفت‌های ایجاد شده در سیستم‌های کمک راننده و خودروهای خودران است.

در حالی که ربات‌ها قبلاً در بسیاری از زمینه‌های کار مزرعه کشاورزی گنجانده شده‌اند، هنوز هم تا حد زیادی در برداشت محصولات مختلف غایب هستند. با شروع شرکت‌ها به توسعه روبات‌هایی که وظایف خاص‌تری را در مزرعه انجام می‌دهند، این تغییر شروع شده است. بزرگترین نگرانی در مورد ربات‌هایی که محصولات را برداشت می‌کنند، از برداشت محصولات نرم مانند توت‌فرنگی ناشی می‌شود که به راحتی می‌توانند آسیب ببینند یا به طور کامل از دست بروند. با وجود این نگرانی ها، پیشرفت هایی در این زمینه حاصل می شود. به گفته گری ویشناتزکی، یکی از بنیانگذاران Harvest Croo Robotics، یکی از جمع کننده های توت فرنگی آنها که در حال حاضر در فلوریدا آزمایش می شود، می تواند "یک مزرعه 25 هکتاری را فقط در سه روز انتخاب کند و خدمه ای متشکل از 30 کارگر مزرعه را جایگزین کند". پیشرفت مشابهی در برداشت سیب، انگور و سایر محصولات در حال انجام است. در مورد روبات‌های برداشت سیب، پیشرفت‌های کنونی بسیار کند بوده است که از نظر تجاری قابل دوام نیست. روبات‌های مدرن می‌توانند سیب‌ها را با نرخ یک سیب در هر پنج تا ده ثانیه برداشت کنند، در حالی که متوسط ​​انسان با نرخ یک سیب در هر ثانیه برداشت می‌کند.

هدف دیگری که توسط شرکت‌های کشاورزی تعیین می‌شود، جمع‌آوری داده‌ها است. نگرانی‌های فزاینده‌ای در مورد افزایش جمعیت و کاهش نیروی کار موجود برای تغذیه آنها وجود دارد. جمع آوری داده ها به عنوان راهی برای افزایش بهره وری در مزارع در حال توسعه است. AgriData در حال حاضر در حال توسعه فناوری جدیدی برای انجام این کار است و به کشاورزان کمک می کند تا با اسکن درختان میوه، بهترین زمان برای برداشت محصول خود را تعیین کنند.

برنامه های کاربردی

ربات ها زمینه های کاربردی زیادی در کشاورزی دارند. برخی از نمونه‌ها و نمونه‌های اولیه ربات‌ها عبارتند از Merlin Robot Milker، Rosphere، [توضیحات لازم] Harvest Automation، [توضیحات مورد نیاز] Orange Harvester، ربات کاهو، [Clarification مورد نیاز] و Weeder.

به گفته دیوید گاردنر، مدیر اجرایی انجمن سلطنتی کشاورزی انگلستان، یک ربات می تواند یک کار پیچیده وتکراری را انجام دهدبویژه اگر ربات اجازه داشته باشد در یک مکان بنشیند. علاوه بر این، روبات‌هایی که روی کارهای تکراری (مانند شیردوشی) کار می‌کنند، نقش خود را مطابق با استانداردی ثابت و خاص انجام می‌دهند.

 یک مورد استفاده در مقیاس وسیع از ربات ها در کشاورزی، ربات شیر ​​است. به دلیل کارآیی و عدم نیاز به جابجایی، در بین مزارع لبنی بریتانیا استفاده ازآن گسترده است. یکی دیگر از زمینه های کاربردی ، باغبانی است. یکی از کاربردهای باغبانی توسعه RV100 توسط Harvest Automation Inc است. RV 100 برای انتقال گیاهان گلدانی در گلخانه یا فضای باز طراحی شده است. عملکرد RV100 در مدیریت و سازماندهی گیاهان گلدانی شامل قابلیت های فاصله گذاری، جمع آوری و یکپارچه سازی است. مزایای استفاده از RV100 برای این کار عبارتند از دقت بالای قرارگیری، عملکرد مستقل در فضای باز و داخلی، و کاهش هزینه های تولید.

مزایای بسیاری از کاربردها دیده می شودکه شامل مزایای حفظ اکوسیستم/محیط‌زیست و کاهش هزینه‌های نیروی کار می باشد (که ممکن است به کاهش هزینه‌های غذامنجر شود)، ومی تواند برای تولید غذا در مناطقی که کمبود نیروی کار وجود دارد اهمیت ویژه‌ای داشته باشد یا جایی که نیروی کار نسبتاً گران است. مزایا همچنین شامل مزایای عمومی اتوماسیون مانند بهره وری بیشتر و افزایش در دسترس بودن منابع انسانی  با جذاب تر کردن کار می باشد یاذخیره نیروی انسانی برای سایر وظایف ممکن شود.

مثال ها و کاربردهای بیشتر

 کنترل علف های هرز با استفاده از لیزر (به عنوان مثال LaserWeeder by Carbon Robotics)

 ربات‌های کشاورزی دقیق که مقادیر کم علف‌کش و کود را با دقت در هنگام نقشه‌برداری مکان‌های گیاهی اعمال می‌کنند.

 روبات‌های جمع‌کننده در حال توسعه هستند.

 Vinobot و Vinoculer

 AgBot LSU

 بورو، یک ربات حامل و دنبال کننده مسیر با پتانسیل گسترش در چیدن و آسیب شناسی گیاهی است

 Harvest Automation شرکتی است که توسط کارمندان سابق iRobot برای توسعه ربات‌ها برای گلخانه‌ها تأسیس شد.

 Root AI یک ربات جمع کننده گوجه فرنگی برای استفاده در گلخانه ها ساخته است.

 روبات چیدن توت فرنگی از Robotic Harvesting و Agrobot

 شرکت ربات کوچک طیف وسیعی از ربات‌های کشاورزی کوچک را توسعه داده است که هر یک بر روی یک کار خاص (علف‌های هرز، سمپاشی، حفاری سوراخ‌ها، ...) متمرکز بوده و توسط یک سیستم هوش مصنوعی کنترل می‌شوند

 فرهنگ کشاورزی

 ecoRobotix یک ربات وجین و سمپاش با انرژی خورشیدی ساخته است.

 Blue River Technology ابزار مزرعه‌ای را برای تراکتور توسعه داده است که فقط گیاهانی را که نیاز به سمپاشی دارند سمپاشی می‌کند و مصرف علف‌کش‌ها را تا 90 درصد کاهش می‌دهد.

 ماشین چمن زنی شیب دار نسل بعدی Casmobot

 Fieldrobot Event یک مسابقه در رباتیک کشاورزی متحرک است.

 HortiBot - ربات پرستاری گیاهی

 Lettuce Bot - حذف علف های هرز ارگانیک و نازک شدن کاهو.

 ربات کاشت برنج توسط مرکز تحقیقات کشاورزی ملی ژاپن.

 ROS Agriculture - نرم افزار منبع باز برای روبات های کشاورزی با استفاده از سیستم عامل Robot

 ربات IBEX خود کار سمپاش علف های هرز برای زمین های سخت، در دست توسعه است.

 FarmBot،  کشاورزی CNC منبع باز

 VAE، در دست توسعه توسط یک استارت آپ آرژانتینی ag-tech، با هدف تبدیل شدن به یک پلتفرم جهانی برای کاربردهای کشاورزی متعدد، از سمپاشی دقیق گرفته تا جابجایی دام، می باشد.

 ACFR RIPPA: برای اسپری نقطه ای

 ACFR SwagBot; برای نظارت بر دام.

 ACFR Digital Farmhand: برای سمپاشی، وجین و بذرپاشی

 Thorvald - یک ربات کشاورزی چند منظوره مدولار مستقل که توسط Saga Robotics ساخته شده است.

شرکت های ایرانی سازنده روبات های کشاورزی درایران برای معرفی رایگان محصولات خود دراین سایت به آدرس ایمیل زیر پیام ارسال کنند.

madre3riazi@gmail.com 

همچنین ببینید

رباتها راه خودرا درکشاورزی بازمی کنند.