Ứng dụng robot trong nông nghiệp thông minh

Cũng giống như các ngành nghề lĩnh vực khác, nông nghiệp dần có những sự thay đổi toàn diện trong thời đại 4.0. Thật dễ để ta có thể bắt gặp những nông trại áp dụng IoT, AI hay các công nghệ hiện đại khác. Robot hiện nay cũng góp phần không nhỏ trong sự phát triển ngành nông nghiệp.

Trong rất nhiều năm, nông lâm nghiệp là lĩnh vực mà Robot vẫn chưa thực sự đặt được bước chân. Đầu những năm 1960, các dự án trên các hệ thống tự động và máy kéo tự động đã khởi đầu, tạo triển vọng ứng dụng các thiết bị không người lái phục vụ cho nông lâm nghiệp.

Dựa trên phương thức tiếp cận hành vi, các phương tiện vận chuyển trên cánh đồng được tích hợp với hệ thống cảm biến, công nghệ truyền thông, hệ thống định vị toàn cầu GPS và hệ thống thông tin địa lý GIS đã tạo ra một hệ thống máy tự trị, thích nghi,  có khả năng thực hiện canh tác và thu hoạch cho các loại cây trồng có giá trị cao cũng như có khả năng quản lý toàn bộ khu vực canh tác. Ý tưởng tạo ra các hệ thống tự động có thích thước nhỏ và hoạt động hiệu quả hơn các máy đầu kéo nông nghiệp cồng kềnh được hình thành và phát triển, đó chính là các Robot nông nghiệp.

Một số Robot làm nhiệm vụ thu hoạch cây ăn trái tự động được thiết kế điển hình như Robot hái cam (Hannan và Burks, 2004), Robot hái dâu tây (Kondo et al., 2005) và Robot thu hoạch cà chua (Chi & Linh, 2004) được phát triển trong các phòng thí nghiệm. Hệ thống tự động cho tưới tiêu dựa trên điều kiện khí hậu  cho cây trồng có giá trị cao được phát triển ( Miranda et al, 2005). Hệ thống Demeter được trang bị camera và GPS để điều hướng để thu hoạch trên các cánh đồng (Pilarski et al., 2002). Các Robot kiểm soát và diệt trừ cỏ dại được thiết kế  (Have et al., 2005).

Các thách thức và cơ hội

Một vấn đề khó khăn trong nông nghiệp hiện giờ là tình trạng thiếu lao động trẻ và chuyên môn. Nông nghiệp cũng như các ngành nghề khác, để phát triển được hiệu quả thì lao động cần được đào tạo về chuyên môn, hiểu biết rộng thì nông nghiệp mới đạt được chất lượng ngành cao. Khi đó nông nghiệp không phải là một nghề mà sẽ trở thành ngành kinh tế thực sự.

Do công việc làm ngoài trời vất vả, tiềm ẩn nhiều rủi ro. Vì vậy, tại nhiều vùng nông thôn, lực lượng lao động làm việc ngoài cánh đồng đã giảm đến mức báo động. Robot nông nghiệp có thể trợ giúp đắc lực cho việc tự động hóa các công đoạn có tính lặp lại, được hoạch định trước. Đồng thời các Robot nông nghiệp chắc chắn sẽ mở ra những cơ hội mới cho các các công việc phụ trợ như chế tạo, bảo trì các Robot, các máy bay không người lái, phát triển phần mềm điều khiển và giám sát…

Việc sử dụng các Robot nông nghiệp sẽ tạo ra những cơ hội to lớn: các chủng loại nông sản tốt hơn và đa dạng hơn, độ sẵn sàng lớn hơn, giá cả sẽ rẻ hơn.

Thế giới của nông nghiệp với sự phát triển của các Robot nông nghiệp sẽ còn tiếp tục lớn mạnh. Robot nông nghiệp đã góp phần tối ưu hóa năng suất lao động trong khi giảm tối thiểu các chi phí về năng lượng, nước và thời gian. Và đó là điều mà mọi công nghệ tương lai đang hướng tới.

Tuy nhiên, chi phí của việc đầu tư cho robot công nghiệp tương đối cao; cũng như sự nhận thức chưa đầy đủ cũng sẽ hạn chế nông dân sử dụng trên cánh đồng của họ.

Một số Robot thực hiện các nhiệm vụ nông nghiệp

Robot chim

Robot này, được đặt tên Robirds. Nó có hình dạng giống hệt loài chim ăn thịt (raptor). Robirds có khả năng vỗ cánh bay trong không trung không khác gì chim thật.

Đây là sản phẩm của nhà khoa học Nico Nijenhuis. Robot này sẽ bay xung quanh khu vực cần bảo vệ để xua đuổi chim thật và ngăn cản những đàn chim thật lai vãng tới những khu vực trồng trọt.

Robot hái quả trong các nhà kính

Robot này có thể nhìn thấy các loại trái cây, nhận biết liệu chúng đã chín hay chưa. Từ đó chúng có thể xác định được quả nào có thể thu hoạch, ngay cả trong vườn cây lộn xộn và phức tạp. Robot này có thể kẹp sâu vào dây leo để hái quả chín mà không làm ảnh hưởng đến các quả xanh xung quanh.

Nó di chuyển xung quanh bên trong nhà kính một cách nhẹ nhàng. Các cảm biến của robot nhìn thế giới ở chế độ 3D đầy đủ. Chúng có thể sử dụng thông tin này để lên kế hoạch đúng đường đến mục tiêu.

Robot diệt cỏ chạy bằng năng lượng mặt trời Tertill

Robot Tertill có nhiệm vụ là đi lang thang trong khu vườn mỗi ngày để cắt cỏ dại. Chủ nhân chỉ cần đặt Robot Tertill vào khu vườn và yên tâm nghỉ ngơi. Chú robot này sẽ sục sạo suốt ngày đêm trên các luống cây và trong các ngõ ngách khắp vườn. Các cảm biến gắn trên Tertill sẽ định vị cỏ và cắt chúng.

Chú robot này hoạt động bằng năng lượng mặt trời không cần quan tâm đến việc nạp điện. Trời mưa cũng không hề ảnh hưởng đến hoạt động của Tertill. Ngay cả trong trường hợp trời không có nắng trong một thời gian dài, việc nạp điện cho Tertill sẽ thực hiện qua cổng USB.

Robot trồng cây

Tree Rover là một robot nông nghiệp trồng cây nhỏ có bốn bánh xe, chạy bằng pin và giữ được 10 cây giống.

Thông qua việc sử dụng khí nén, một rãnh rỗng được đào sâu xuống đất để giải phóng cây con. Sau khi các cây con đã nằm trong lòng đất, một cánh tay cơ khí chìa ra dậm đất xung quanh chúng. Sau đó TreeRover sẽ chuyển sang vị trí tiếp theo. TreeRover mất 15 phút để hoàn thành công đoạn trồng 10 cây giống.