Pametna budućnost: precizna poljoprivreda

Kako može zemlja da prehrani devet ili deset milijardi ljudi? „Pametna precizna poljoprivreda“ je važan deo odgovora na ovo egzistencijalno pitanje: izuzetno visoka efikasnost u proizvodnji hrane putem ciljane upotrebe najnovije tehnologije, računarski podržane i – gde je to moguće – potpuno automatizovane. Semenke se pojedinačno i precizno postavljaju; plodovi se pažljivo beru mehaničkim hvataljkama; đubriva i sredstva za zaštitu bilja se primenjuju u malim dozama i ciljano. Ove operacije zahtevaju veliki broj malih elektromotora koji su i robusni i jaki.

Kvantni računari, svemirski turizam ili tehnologija vodonika – najnoviji tehnološki hit je fokusiran na teme koje se stalno menjaju. Zanimljivo je da se često zanemaruje najvažniji sektor: poljoprivreda. Iako je do sada pouzdano hranio eksponencijalno rastuću ljudsku populaciju. Poljoprivredna revolucija, koja je započela u 18. veku, omogućila je enormno povećanje prinosa. Temelji se na sve većoj upotrebi sorti visokih prinosa, mineralnih đubriva i hemijskih pesticida, na mehanizaciji i velikom veštačkom navodnjavanju. Te intervencije u ekologiju ipak nisu bez neželjenih nuspojava.

Sve utemeljene prognoze vezane za populaciju predviđaju da će ljudska populacija do kraja ovog veka porasti na između devet i deset milijardi ljudi. Zemlja nudi potencijal snabdevanja čak i ovog velikog broja ljudi dovoljnom količinom hrane. Međutim, poljoprivreda se ovde suočava sa velikim izazovom. Gajenje useva i stočarstvo moraju da proizvode više bez ugrožavanja resursa za održavanje života. Plodno tlo, čista podzemna voda i netaknuta priroda naši su najvredniji „resursi“. Moraju da se zaštite pod svaku cenu.

Fokusirajte se na biljku, a ne na polje
Do sada su se mnogi važni radni koraci u gajenju useva, kao što su sadnja, đubrenje i mere zaštite bilja, temeljili na površini zemlje. Kada se posipa seme ili pesticid, izračunava se količina po jutru ili hektaru; mašine distribuiraju materijal sa odgovarajućom brzinom protoka. Ali umesto da ojača biljke, deo azotnog đubriva na primer dospeva u podzemne vode, gde mu očigledno nije mesto. Poslovi kao što su rezidba voća ili berba osetljivih sorti voća i povrća zahtevaju skup ručni rad, dok sve više preduzeća pati od nedostatka zaposlenih.

Pametna poljoprivreda koristi savremene tehnologije kako bi povećala efikasnost poljoprivrede, štedljivije koristila sve resurse, rasteretila ljude monotonog rada i ostvarila veće prinose. U tom kontekstu se takođe govori o preciznoj poljoprivredi, digitalnoj poljoprivredi ili e-poljoprivredi. Koristeći računarski podržane i umrežene procese uz mašinsko učenje i prilagođene funkcije robota, fokus se može staviti na pojedinačne biljke umjesto na polje kao celinu.

Što su mere direktnije usmerene na biljke, to se te mere mogu koristiti ekonomičnije i efikasnije. Na primer, upotreba herbicida može se značajno smanjiti ako se ciljanije primenjuju na pojedinačne biljke. Voće i povrće roboti mogu brati u kontinuiranim prolazima, uvek u optimalnoj zrelosti.

Lagani, autonomni terenski roboti takođe pružaju priliku za zaštitu tla. Današnje velike poljoprivredne mašine su teške i do deset metričkih tona. Uz takvu masu, svaki prolaz rezultira dramatičnim zbijanjem tla. To značajno ograničava sposobnost zahvaćenog sloja tla da apsorbuje vodu i vazduh, čime snažno utiče na život u tlu; takođe utiče na rast i zdravlje useva u područjima u blizini saobraćajnih puteva. Pametna poljoprivreda može doprineti zdravijem tlu i povećanju biodiverziteta.

Automatizacija u poljoprivredi i hortikulturi
Za sada mnoge aplikacije postoje samo kao studije ili prototipovi. Ali pametna poljoprivreda već se koristi u praksi, na primer u preciznoj sadnji. To je u početku razvijeno za istraživanje i gajenje semena. Ove mašine mogu posaditi pojedinačno seme u tačno određenim intervalima. Svaka biljka dobija dovoljno prostora za rast, a površina je optimalno iskorišćena. Istovremeno, vredno seme se koristi izuzetno učinkovito.

Najsavremenije mašine koriste jedan separacioni modul sa električnim pogonom po redu. Motor pokreće disk sa prorezima ili nazubljenim diskom koji prenosi pojedinačno seme do izlaza. Pomoću inteligentnog regulatora, moguće je precizno postaviti optimalni razmak za svaku vrstu semena; prilikom vožnje oko uglova mogu se kompenzirati različiti radijusi pojedinih redova. Dovod semena na diskove također se kontroliše pomoću motorizovanih zatvarača.

Uvek savršeno zreli proizvodi kroz kontinuiranu automatizovanu berbu

Kod gajenja povrća i cveća u staklenicima, mnoge biljke najpre klijaju u malim sudovima, a kasnije se presađuju u veće posude ili u leje. U savremenim hortikulturnim kompanijama, mašine obavljaju sortiranje i rukovanje biljkama i sudovima. Njihove mašine su veoma slične onima koji se koriste u industrijskoj proizvodnji i logistici. Postoje transportne trake i valjkasti transporteri na kojima se podloške sa proizvodima u različitim fazama transportuju, razvrstavaju i presađuju. Hvataljke koje se ovde koriste razlikuju se od onih koje se koriste u sličnim aparatima u drugim industrijama samo po obliku svojih „prstiju“. Pokretani mikromotorima, oni obavljaju automatsko rukovanje pojedinačnim sudovima i korenskim kuglicama.

Samohodne mašine za berbu voća i povrća još nisu dosegli serijsku zrelost za opštu upotrebu, ali smer tehničkog razvoja je već očigledan: senzori potpomognuti kamerom otkrivaju stepen zrelosti jagoda ili paprika na temelju boje i oblika i beleže njihov tačan položaj. Putni računar koristi te podatke za upravljanje robotskom rukom koja je opremljena jednom vrstom makaza i aparatom za sakupljanje. Prototipovi ove tehnologije puni su električnih motora, od pogona sa jednim točkom i robotske ruke do aparata za sečenje i sistema za prikupljanje obranih proizvoda.

Ključne tehnologije: električni sistem i elektronika
„U konvencionalnim poljoprivrednim mašinama, mehanički prenosi zupčanika i pneumatski pogoni su veoma česti“, objašnjava Kevin Moser, koji je, kao rukovodilac poslovnog razvoja, odgovoran za primene u ovom sektoru u FAULHABERU. „Za manje sisteme u pametnoj poljoprivredi, oni su često preteški, previše glomazni, previše mehanički složeni i previše energetski neefikasni. Zato vidimo sve veći broj električnih mikromotora koji se tu koriste, a koji mašinu snabdevaju strujom za određene radne korake. Međutim, pogoni u poljoprivrednom okruženju moraju obično ispunjavati vrlo visoke zahteve.“

Savremene mašine preuzimaju sortiranje i rukovanje usevima

Za razliku od tradicionalnih velikih uređaja, mašine i komponente koje se koriste u pametnoj preciznoj poljoprivredi su generalno kompaktnije i lakše. To znači da često ima malo mesta za motore. Uprkos tome, kao pogoni diskova za sejanje, klapni, hvataljki, robotskih ruku ili makaza, moraju osigurati dovoljno snage za pouzdano obavljanje zadatka tokom bezbrojnih ciklusa. Istovremeno, trebali bi da rade izuzetno efikasno, jer autonomne jedinice obično crpe energiju iz baterija sa ograničenom rezervom napajanja. Takođe mora biti moguće integrisati pogonsku elektroniku u umrežene strukture i omogućiti inteligentno upravljanje.

„Ovo su tipični zahtevi koji se postavljaju pred pogonske sisteme najviše klase; pravi odgovori uvek su standardna stvar u FAULHABERU“, kaže Kevin Moser. „Štaviše, pogoni koji se koriste u poljoprivrednim okruženjima takođe moraju biti izuzetno robusni kako bi i sami funkcionisali pouzdano i dugoročno u najzahtevnijim uslovima. Velike fluktuacije temperature i jaka mehanička opterećenja norma su u poljoprivredi i hortikulturi. I, unatoč svemu tome, troškovi moraju ostati razumni. Mi u kompaniji FAULHABER možemo ponuditi više serija uređaja koji uspevaju to da balansiraju.“

Pogoni koji se koriste u poljoprivrednim okruženjima moraju da rade pouzdano u teškim uslovima

Moser misli na mikromotore sa istosmernom strujom bez četkica koji ne zahtevaju održavanje i posebno kompaktne ravne mikromotore sa istosmernom strujom serije BXT kao i na izuzetno robusne i troškovno efikasne bakreno-grafitne motore iz linije CXR. Zupčanici nove serije GPT veoma su pogodni za prenos visokog opterećenja u teškim uslovima. Izuzetno efikasni, takođe su veoma robusni i zato idealni za poljoprivredne primene. Opcionalni inkrementalni enkoderi omogućavaju veoma precizno pozicioniranje. Za umrežavanje pogonskih sistema dostupni su različiti kontroleri, npr. s CANopen interfejsom. „Faulhaberovi pogoni se već koriste u pametnoj poljoprivredi“, izveštava Kevin Moser. „Oni će nastaviti da igraju važnu ulogu za zahtevne primene u ovom području.“

Više informacija:

FAULHABER MINIMOTOR SA
Zona Artigianale 8
Madonna del Piano
6980 Croglio
Tel.: +41 (0)91 611 31 00
info@faulhaber.ch

www.faulhaber.com