Inteligentny robot spełniający wymogi rolnictwa precyzyjnego jest innowacyjnym rozwiązaniem opracowywanym w ramach projektu realizowanego przez konsorcjum naukowo-biznesowe, składające się z Łukasiewicz – Poznańskiego Instytutu Technologicznego, Łukasiewicz – Instytutu Lotnictwa oraz firmy UNIA Sp. z o.o. z Grudziądza, producenta maszyn rolniczych, który będzie wdrażać robota na rynek polski oraz zagraniczny.
Pomysł na wspólny projekt narodził się w wyniku obserwacji rynku robotyki rolnej, a także naszego wieloletniego doświadczenia we wdrażaniu innowacji oraz chęci posiadania realnego wpływu na kierunki rozwoju automatyki i robotyki w rolnictwie. Obecnie na rynku polskim nie produkuje się robotów polowych o zbliżonej funkcjonalności, a na świecie ich oferta jest również ograniczona. Proponowany projekt ma być więc odpowiedzią na potrzeby rynku, który szuka wydajnych rozwiązań zwiększających produkcję rolną, przy jednoczesnym skróceniu czasu i nakładu pracy, ograniczeniu kosztów oraz – co ważne – minimalizacji śladu ekologicznego.
Inteligentny robot stanowi także rozwiązanie palącego problemu, z którym boryka się w zasadzie całe współczesne rolnictwo w krajach rozwiniętych, mianowicie postępującego braku rąk do pracy w gospodarstwach. Projekt odpowiada również na zwiększone zainteresowanie rolników ekologicznymi metodami produkcji polowej, w których eliminowane jest nadmierne stosowanie nawozów sztucznych oraz szkodliwych środków ochrony roślin (ŚOR). Rozwój ekologicznych metod uprawy wynika zarówno z konieczności sprostania rosnącej świadomości klientów, coraz częściej stawiających na zdrowe produkty wysokiej jakości, jak i polityki Unii Europejskiej, propagującej programy ochrony środowiska, takie jak np. Europejski Zielony Ład.
Projektowany robot rolniczy do uprawy roślin na polach będzie charakteryzował się nowoczesnymi rozwiązaniami technicznymi, wielozadaniowością i efektywnością pracy, a przy tym pozostanie energooszczędny i ekologiczny. Robot ma stanowić kompletne narzędzie do prowadzenia prac przy uprawie kukurydzy, czyli zboża sadzonego na świecie najczęściej. W przyszłości możliwe będzie jednak wykorzystanie rozwiązania także w innych uprawach, ponieważ planujemy, by poszczególne moduły pozostały w pełni skalowalne i możliwe do modyfikacji. Jako główne zadania robota przewidziane są: precyzyjny siew, technika ochrony roślin za sprawą dostosowanego do potrzeb nawożenia, zlokalizowany oprysk, a przede wszystkim – pielęgnacja poprzez mechaniczne usuwanie chwastów, zarówno w międzyrzędziach, jak i rzędach uprawianych roślin. Warto dodać, że robot polowy będzie wykonywał zadania powtarzalne i nużące, które ponadto wymagają dużego nakładu pracy ludzkiej. Robot działa automatycznie, poruszając się po wyznaczonej trasie dzięki wykorzystaniu precyzyjnego pozycjonowania GNSS (czyli RTK GPS, GLONAS, Galileo).
Zastosowanie wizji maszynowej i analizy wielospektralnej pozwoli na wykrywanie rodzaju roślin, ocenę ich kondycji i potrzeb nawozowych oraz umożliwi wykrywanie ognisk chorobowych i szkodników.
Konstrukcja robota polowego ma być modułowa – podstawowym modułem będzie nośnik narzędzi współpracujący z dedykowanymi modułami narzędziowymi realizującymi w sposób automatyczny zabiegi agrotechniczne, tj.: siew, pielęgnację i oprysk. Dzięki temu nasze rozwiązanie stanie się możliwie najbardziej uniwersalne.
Nośnik narzędzi zaprojektowaliśmy jako pojazd czterokołowy, zdolny do zdalnej i samodzielnej pracy. Do jego napędu wykorzystamy silnik spalinowy wysokoprężny, który będzie współpracował z pompą hydrauliczną, służącą między innymi do napędu kół jezdnych oraz narzędzi roboczych. Napęd kół zapewnią silniki hydrauliczne. Taki sposób przekazania napędu pozwoli uzyskać duży prześwit maszyny (tzn. wolną przestrzeń na narzędzia). Oprócz tego, dzięki możliwości różnicowania prędkości obrotowej poszczególnych kół jezdnych i ich odpowiedniego (niezależnego) wysterowania, uzyskamy dużą zwrotność maszyny.
Pierwszym etapem pracy robota jest siew. W jego trakcie powstaje mapa rozkładu nasion, wykorzystywana w późniejszych zabiegach pielęgnacyjnych. Kolejny etap to pielęgnacja w postaci mechanicznego usuwania chwastów oraz technika ochrony roślin poprzez prowadzenie precyzyjnych oprysków. Wyróżniamy różne warianty pracy: pierwszy, tylko mechaniczny, podczas którego chwasty usuwane są mechanicznie zarówno w międzyrzędziach, jak i rzędach uprawianych roślin; drugi – łączony, polegający na mechanicznym usuwaniu chwastów w międzyrzędziach, a w rzędach uprawianych roślin precyzyjnym aplikowaniu na chwasty ŚOR. Ostatnim etapem pracy jest zastosowanie nośnika narzędzi jako opryskiwacza samojezdnego i aplikacja ŚOR na kukurydzę o wysokości powyżej 60 cm.
Tworzony robot w pełni wpisuje się zatem w perspektywę najnowszej koncepcji rozwoju światowego rolnictwa, tj. rolnictwo 4.0, czyli digitalizację rolnictwa. Projekt integruje zagadnienia związane z automatyzacją maszyn oraz procesów. Dzięki temu możliwie jest pełne wykorzystanie potencjału maszyn przy jednoczesnej redukcji kosztów i zmniejszeniu negatywnego wpływu wykonywanych zabiegów agrotechnicznych na środowisko. Proponowane rozwiązanie pozwoli więc sprostać wymaganiom ekologicznym stawianym rolnictwu przez Unię Europejską oraz zwiększyć wydajność produkcyjną gospodarstw, co – w obliczu stale rosnącej populacji ludzi – jest koniecznością. Uzyskane wyniki przyczynią się do poprawy ochrony środowiska naturalnego i zaspokojenia potrzeb gospodarstw dbających o ekologiczny aspekt produkcji roślinnej.
Robot powstaje z myślą o wykorzystaniu go zarówno w gospodarstwach wielkotowarowych o bardzo dużej powierzchni, w których może pracować równocześnie kilka robotów w tzw. „roju”, jak i w małych ekologicznych gospodarstwach o powierzchni kilku hektarów, w których do pracy wystarczy pojedynczy robot.
Robot – jako pierwsza tak nowoczesna maszyna w Polsce (lub jedna z pierwszych) – ma szansę zapoczątkować proces zaawansowanej automatyzacji produkcji roślinnej, który w dłuższej (a może nawet i średniej) perspektywie czasowej wydaje się nieunikniony. Jego opracowanie, produkcja i eksploatacja mogą stać się pewnego rodzaju poligonem przygotowującym szeroko rozumiane polskie rolnictwo do wejścia w nowoczesność na skalę światową.
Obecnie trwają testy modelu badawczego robota, które służą do sprawdzenia opracowanych narzędzi roboczych oraz algorytmów pracy automatycznej w zakresie realizacji procesów agrotechnicznych i przejazdów po wyznaczonej ścieżce.
Prace nad Polskim Robotem prowadzone są w ramach projektu nr POIR.01.01.01-00-1230/19. Projekt realizowany jest przy dofinansowaniu ze środków Programu Operacyjnego Inteligentny Rozwój w ramach Szybkiej ścieżki dla projektów z regionów słabiej rozwiniętych Poddziałania 1.1.1 „Badania przemysłowe i prace rozwojowe realizowane przez przedsiębiorstwa”
Artykuł opublikowany w numerze 1/2023 czasopisma „Rolnictwo Przyszłości”.
Copyright @ 2023 „Rolnictwo Przyszłości”. Kopiowanie i powielanie treści bez zgody redakcji jest zabronione.
