Úvod / Pôdohospodárstvo podľa tém / Stroje a zariadenia / Rôzne

Robotika predstavuje budúcnosť práce v poľnohospodárstve

15-02-2021
S použitím dostupných zdrojov spracoval: doc. Ing. Jozef Ďuďák, CSc. | jozef.dudak@uniag.sk
Slovenská poľnohospodárska univerzita, Nitra

Stroje sú súčasťou ľudského života už dlho, k zásadnému prelomu v používaní strojových zariadení a strojov však došlo počas priemyselnej revolúcie. V tej dobe ľudia všeobecne uznávali ich význam a dôležitosť, ale reagovali veľmi rozdielne: niektorí stroje vnímali ako hrozbu, zatiaľ čo iní v nich videli sľubné príležitosti.

Dnes v čase všadeprítomných informačných technológií nastala podobná situácia, tentoraz však v súvislosti s inteligentnými strojmi a procesmi. Automatizácia, robotizácia, plne autonómne výrobné linky, robotické vozidlá samostatne sa orientujúce v teréne, stále výkonnejšia výpočtová technika – to je niekoľko príkladov

Stroje stvorené človekom sú stále dokonalejšie a prenikajú do všetkých odvetví ľudskej činnosti od priemyselnej výroby počínajúc, cez medicínu, riadenie dopravy, zábavný priemysel až po poľnohospodárstvo. Na vrchole vývojového stupňa technológií, ktoré sa uplatňujú v poľnohospodárskej výrobe, v súčasnosti tiež stojí robotizácia a automatizácia.

Robotika v poľnohospodárstve

Rozširujúce sa používanie robotov a automatizačných systémov v poľnohospodárstve, či už pri obrábaní pôdy, starostlivosti o úrodu a pri jej zbere, alebo chove dobytka, je celosvetový jav s obrovským obchodným potenciálom. Prispieva k tomu aj rýchlo rastúci počet obyvateľov Zeme spojený s neustále stúpajúcou potrebou potravín, obmedzená a zmenami klímy ohrozená rozloha poľnohospodárskej pôdy a narastajúci tlak na ceny na svetovom trhu. To všetko si vyžaduje nové prístupy a špičková technika a robotika sa stávajú dôležitými nástrojmi pri zvyšovaní produktivity práce v rastlinnej aj živočíšnej výrobe.

Automatizované robotické systémy prinášajú do poľnohospodárstva nanajvýš žiaducu prevádzkovú pružnosť a úsporu nákladov i času. Navyše tu umožňujú odstrániť rutinne sa opakujúce a často namáhavé manuálne práce, na ktoré sa ťažko zháňajú pracovníci. K úspore pracovnej sily môžu roboty napr. podporovať alebo úplne autonómne vykonávať sejbu, zberať plodiny alebo odstraňovať burinu. Pri chove dobytka sa roboty uplatňujú najmä pri automatizovanom dojení a kŕmení dojníc, pri čistení ustajňovacích priestorov chlievov a maštalí, ale napr. aj pri strihaní oviec.

Robotika v zámorí

Robotika a s tým spojená automatizácia si pomaly razí cestu do najrôznejších oblastí priemyslu. Továrne a sklady však nie sú jedinými miestami, kde sa počíta s nasadením moderných technológií. Americká spoločnosť Iron Ox sa rozhodla pre implementáciu pokročilých robotických systémov do poľnohospodárstva. Výsledkom je malá farma v Kalifornii, kde roboti pestujú niekoľko druhov zeleniny.

Iron Ox je jednou z radu spoločností, ktoré sa snažia automatizáciou nahradiť ľudskú prácu. K tomu využívajú kombinácia robotických ramien, hydroponických nádrží a samohybných platforiem určených na pestovanie zeleniny. Hoci sa predstavitelia tejto firmy opakovane oháňajú termínom autonómneho poľnohospodárstva, bez ľudského pričinenia sa farma stále nezaobíde. Na pleciach ľudských robotníkov je predpestovanie sadeníc a finálne balenie zeleniny do boxov.

Jednou z výhod (zatiaľ) poloautomatizovaného pestovania je fakt, že môže byť vykonávané na menšej ploche, ako je tomu pri konvenčných farmách. Takúto mini farmu je potom možné umiestniť bližšie k zákazníkovi a skrátiť tak dobu potrebnú k transportu a následnému umiestneniu produktu na pulty obchodov. To so sebou nesie aj nižšie náklady na dopravu, menšiu spotrebu fosílnych palív a všeobecne miernejší dopad na životné prostredie.

Robotická farma má však tiež svoje nevýhody. V aktuálnom stave dokáže pestovať iba tri odrody listovej zeleniny, ktoré expeduje len raz týždenne. Čo sa týka ceny, tak tá síce nie je ktovieako prehnaná, ale stále sa nedá hovoriť o najekonomickejšom riešení. Napríklad štyri hlávky baby šalátu stoja 4,99 dolárov.

Viacerí odborníci preto považujú komplexné nasadzovanie robotiky do poľnohospodárstva skôr za kuriozitu. Ľudia sú a ešte nejakú dobu aj zostanú lacnejší ako roboti. Na druhej strane je však potrebné brať do úvahy fakt, že to čo sa nám dnes môže zdať ako „hipsterská úchylka“, jedného dňa z toho môže byť značne dopytovaná trhová oblasť so zaujímavou kúpnou silou.

Roboti zberajú jablká zo stromov

Poľnohospodárstvo pravdepodobne v nasledujúcich 20-tich rokoch čaká najväčšia zmena od vynálezu spaľovacieho motora. Po niekoľkých generáciách, kedy si poľnohospodári zvykali na mechanizáciu reprezentovanú traktormi a kombajnami, si totiž pravdepodobne budú musieť začať zvykať na poľnohospodársku robotiku. Autonómne stroje schopné úrody ovocia a zeleniny sú totiž vo fáze prototypov už tu! Aký budú mať na poľnohospodárstvo vplyv, sa však zatiaľ môžeme len dohadovať.

Ako vysať jablko

Odtrhnutie jablka zo stromu nepôsobí na prvý pohľad ako náročná výzva - zvládne ho ktokoľvek s aspoň jednou rukou, jedným okom a trochu funkčnou motorikou. To však platí len pre ľudské bytosti. Z hľadiska robotov je podobná jemná a precízna činnosť stále značnou výzvou. V minulosti sa už však objavili robotické ruky schopné jemného uchopenia jablka tak, aby ho nerozpučili, rovnako ako odhalenie pozície ovocia na strome s pomocou softvéru na analýzu obrazu. Teraz prichádza tak trochu skĺbenie oboch vynálezov do jedného!

Kalifornská spoločnosť Abundant Robotics v minulom roku predstavila vyvíjaný autonómny (robotický) traktor, ktorý sa s pomocou systému LIDAR dokáže orientovať vnútri ovocného sadu a pomaly prechádza k jednotlivým stromom k ich zberu. Akonáhle je blízko vytúženého ovocia, vďaka rozoznávania obrazu môže identifikovať prítomné jablká, ktorá následne síce neuchopí robotickou pažou, ale jednoduchšie vysaje do vnútorného zásobníka pomocou väčšieho vysávača.

Predstavený autonómny traktor je prvý robotický „samozberač“ ovocia svojho druhu. Stroj bol vo vývoji od roku 2016 a predstavoval značnú technickú výzvu. Napríklad experimentálne autonómne obilné kombajny, alebo traktory bez kabíny sa objavili už v roku 2017, ale zber stromového ovocia potrebuje ďaleko precíznejšie operácie.

Sú traktory bez vodiča blízkou budúcnosťou poľnohospodárstva?

Bezpilotné traktory, robotické traktory či traktory bez vodiča sú témy, ktoré sa v médiách v súvislosti s novými trendmi v poľnohospodárstve ukazujú v poslednej dobe relatívne často. Nie je to ale tak dávno, čo bol ešte len vytvorený prvý moderný traktor na svete. Svetlo sveta uzrel v roku 1892 a jeho vynálezca John Froelich doň namontoval klasický benzínový motor. Do tej doby boli pre veľké stroje používané predovšetkým parné motory, takže onoho času táto novinka doslova zmenila poľnohospodárstvo do tej podoby, ktorú poznáme dnes.

Dnešné traktory nemajú takmer nič spoločné s tými z prelomu 19. a 20. storočia. Súčasní poľnohospodári často investujú do moderných strojov, aby zvýšili produktivitu a efektivitu svojej práce, ktorá sa premietne do finančných výsledkov. Nové technológie sa preto objavujú čoraz častejšie.

Ešte pred dvadsiatimi rokmi bol traktor s GPS skôr raritou. Dnes? Realita všedných dní. Automatizácia a modernizácia poľnohospodárstva tlačí na farmárov, aby začali používať nové technológie. Veľkú zásluhu na celkovej modernizácii poľnohospodárskych strojov majú aj súčasné traktory. Ich obrovský výkon je až 500 koní a interiéry pripomínajú kokpit lietadla či lode. Poľnohospodári môžu využívať automatické navigácie a systémy, ktoré im na poli významne uľahčujú prácu.

Najmä navigácie a označovanie pomocou GPS súradníc prinieslo do poľnohospodárstva malú revolúciu. Okrem toho tieto satelitné technológie môžu sledovať traktor a jeho polohu v reálnom čase na poli. Keď sú tieto informácie navyše skombinované s dátami o hnojení, minerálnom zložení pôdy, výseve, chorobách rastlín, atď. navyše s presnosťou na centimetre, tak dostáva poľnohospodárska činnosť úplne nové dimenzie. Na základe dát zo senzorov, ktoré sú priebežne aktualizované a dopĺňané, počítače určujú napríklad trasu a prevádzkové parametre postreku.

Rozsah robotiky a prognózy do budúcnosti

Spoločnosť sa všeobecne posúva od informačnej spoločnosti k spoločnosti poznania a od spoločnosti poznania k spoločnosti „všadeprítomného poznania“. V spoločnosti všadeprítomného poznania bude úloha, ktorú majú hrať inteligentné a autonómne stroje, predstavovať kľúčovú otázku pre tvorcov politiky. Pozornosť bude potrebné zamerať na „technologické vlny“, ako je digitalizácia, informačné a komunikačné technológie a robotika, ktoré sú všetky ťažiskovými prvkami vo vývoji tejto novej spoločnosti všadeprítomných technológií. Stratégia EÚ Robotika 2020 načrtáva súčasný vývoj nasledovne:

„Technológia robotiky bude hrať v nadchádzajúcom desaťročí prím. Bude ovplyvňovať každý aspekt práce a domova. Robotika má potenciál transformovať životy a pracovné postupy, zvyšovať úrovne efektivity, bezpečnosti a poskytovaných služieb a vytvárať pracovné miesta. Jej vplyv bude postupom času rásť rovnako ako interakcie medzi robotmi a ľuďmi.“

V 60. až 90. rokoch 20. storočia sa väčšina robotov a robotika všeobecne obmedzovali na priemyselné aplikácie. V súčasnosti roboty dosahujú výnimočné schopnosti a robustnosti a robotika a umelá inteligencia majú obrovské dôsledky pre mnohé odvetvia, ako je zbrojársky priemysel, bezpečnostné služby, zdravotná starostlivosť, doprava a logistika, zákaznícky servis a údržba domácností. V oblasti servisnej robotiky je pozoruhodný nedávny vývoj lekárskej a osobnej zdravotnej starostlivosti a ešte väčšia miera autonómie a zložitosti systémov nie je ďaleko spoločne s aplikáciami viac zameranými na človeka.

Rovnako ako teraz budú vo svete všadeprítomných technológií ľudia komunikovať medzi sebou (človek-človek), a stroje budú komunikovať s ľuďmi (človek-stroj), avšak stroje (vrátane robotov) budú tiež komunikovať medzi sebou (stroj-stroj). Očakáva sa, že počet zariadení zapojených do komunikácie stroj-stroj bude exponenciálne rásť a že do roku 2020 počet „inteligentných predmetov“ schopných vzájomne komunikovať a spolupracovať s ľuďmi dosiahne približne 50 miliónov.

Záver

O vybavenie a všetko technické zabezpečenie pre farmárov sa starajú firmy, ktoré dnes vyrábajú poľnohospodárske stroje. Zároveň však vzniká úplne nový trh, v ktorom majú svoje zastúpenie aj stroje na rôznych stupňoch „inteligentnej výbavy“. Viacerí výrobcovia sa snažia a tvrdo pracujú na tom, aby sa súčasné poľnohospodárske technológie ďalej zdokonaľovali. Určite stojí za tú námahu sledovať novinky, ktoré môžu poukázať na to, ako si v budúcnosti prácu uľahčiť.