Pertanian di masa depan akan melihat peningkatan penggunaan teknik pertanian yang tepat secara ilmiah, di mana ‘agro-bots’ otomatis memantau, merawat dan mengolah tanah, menggunakan teknologi canggih yang dirancang untuk membantu memaksimalkan hasil dan meminimalkan penyakit. Dengan pengalamannya yang luas dalam otomatisasi dan mekanisasi pertanian, Yanmar kini menunjukkan jalan dalam penelitian robotika lapangan tingkat lanjut.

Waktunya untuk perubahan, di zaman yang terus berubah

Sulit untuk memikirkan sektor ekonomi yang lebih penting daripada pertanian. Ini adalah industri yang secara langsung mempengaruhi kehidupan semua orang di seluruh dunia, meskipun menghadapi tantangan dari semua sisi. Perubahan suhu dan curah hujan mempengaruhi hasil panen, petani dan pekerja pertanian secara langsung terkena dampak cuaca ekstrim, sementara jutaan lainnya dalam pekerjaan yang berhubungan dengan makanan sudah merasakan dampak dari perubahan iklim.

Selain itu, konsumen saat ini semakin sadar akan masalah bahan kimia yang digunakan dalam memproduksi makanan mereka dan menuntut produksi berkelanjutan dari produk yang lebih enak dan berkualitas lebih tinggi. Menemukan cara terbaik untuk mengatasi masalah ini dan sementara memenuhi tekanan lingkungan menyebabkan banyak pemerintah beralih ke spesialis otomasi dan pakar teknologi untuk mencoba dan meningkatkan nasib petani, memenuhi permintaan konsumen, dan mengatasi berbagai tantangan yang dihadapi industri.

Penelitian pertanian cerdas dengan SMASH di Italia

Peningkatan otomatisasi dan teknologi dalam pertanian bukanlah hal baru. Pada kenyataannya, itu telah terjadi sejak Revolusi Industri. Namun yang baru adalah bagaimana teknologi digunakan untuk mengatasi masalah yang berkaitan dengan pengendalian penyakit makanan dan pola cuaca yang tidak stabil. Fokusnya sekarang adalah mencapai hasil yang diinginkan dengan cara yang ramah lingkungan, dengan fokus berkelanjutan pada pengurangan jumlah dan jenis bahan kimia yang digunakan.

Kekeringan, banjir dan munculnya hama dan penyakit baru, kini  menjadi ancaman di semua benua. Bahkan Eropa menghadapi tantangan tepat di seluruh sistem pertaniannya. Hal ini terutama berlaku di negara-negara seperti Italia, yang menghadapi penurunan 57% dalam panen zaitun 2018 yang terburuk dalam 25 tahun, menurut para ilmuwan sebagai akibat dari perubahan iklim.

Dengan fasilitas penelitian Eropa yang terletak di perbukitan di atas Florence, Italia, Yanmar R&D Europe (YRE) ditempatkan untuk fokus pada berbagai studi berbasis lapangan untuk membawa nilai tambah bagi industri pertanian, dan bahkan mungkin menarik para peneliti generasi baru. Salah satu yang dikembangkan adalah proyek ‘SMASH’ yang memakan waktu dua tahun dengan nilai empat juta Euro (sekitar enam puluh tujuh miliar lebih). Proyek ini dilaksanakan bekerja sama dengan 10 mitra teknologi untuk mengembangkan ekosistem pertanian, bergerak untuk memantau, menganalisis, dan mengelola tanaman pertanian.

Peneliti Yanmar R&D Eropa Manuel Pencelli mengoperasikan robot di laboratorium uji coba.

SMASH singkatan dari ‘Smart Machine for Agricultural Solutions Hightech’, dan proyek ini dibiayai bersama oleh pemerintah daerah Tuscany. Ini terdiri dari pengembangan platform robotik modular yang menggunakan teknologi komunikasi informasi terbaru untuk memeriksa tanaman dan tanah, menganalisis informasi yang dikumpulkan, dan memberikan informasi yang jelas dan dapat ditindaklanjuti kepada petani untuk mendukung pengelolaan tanaman.

Salah satu dari banyak peran Yanmar adalah mengembangkan sistem kontrol untuk lengan robot multiguna untuk manipulasi bergerak (termasuk penyemprotan presisi), integrasi sensor untuk teknologi pemosisian, dan navigasi otonom serta pengembangan perangkat lunak untuk kontrol basis seluler sistem (bekerja sama dengan mitra lain).

Untuk Modeling and Control Engineer YRE Manuel Pencelli, mengembangkan prototipe agro-bot yang dapat digunakan untuk memantau dan mengendalikan tanaman, mengambil sampel tanah untuk analisa dan secara akurat menargetkan bahan kimia pertanian untuk aplikasi presisi, membutuhkan banyak bidang keahlian yang berbeda dari awal proyek.

“Ada banyak mitra yang terlibat selama ini. Kami membutuhkan keahlian mekanik untuk mengembangkan struktur kendaraan, dan banyak ahli ‘komunikasi’ karena kami memiliki banyak perangkat yang perlu ‘berbicara’ satu sama lain. Titik awal kami sebenarnya adalah kendaraan pelacak yang awalnya dibangun untuk bergerak di sepanjang pantai dan membersihkan garis pantai!”

Ada dua prototipe SMASH yang berfungsi , satu untuk anggur dan yang lainnya untuk bayam. Untuk menutupi dua jenis tanaman berbeda yang awalnya dijadwalkan untuk penelitian. Yang pertama telah menjalani pengujian yang signifikan di sebuah peternakan kebun anggur di provinsi Pisa, di mana Manuel telah berperan penting dalam menunjukkan kemungkinan yang ditawarkan ekosistem robotik ini kepada para petani.

“SMASH bukanlah sebuah mesin tunggal, tetapi serangkaian perangkat yang berbeda termasuk robot, base station, drone dan sensor lapangan yang bersama-sama memberikan informasi penting untuk membantu petani. Seorang petani dapat memprogram tugas yang dia ingin SMASH lakukan, dan ketika dia terlibat dalam kegiatan lain, mesin ini dapat bergerak secara mandiri, memantau tanaman, mendeteksi dan mengobati penyakit, dan menghemat waktu petani atau pekerjanya secara signifikan di ladang. memeriksa tanaman secara manual.”

Robot SMASH sedang diuji di kebun anggur dekat Pisa, Italia.

Pemetaan dan pemantauan, penyiangan dan pemberian makan

SMASH terdiri dari pangkalan bergerak, lengan robot yang menampilkan manipulator dan sistem penglihatan, drone, dan stasiun darat tambahan. Bayangkan sebuah sistem yang dirancang untuk berfungsi di berbagai teknologi pertanian presisi, menawarkan wawasan khusus tentang geomatika, robotika, penambangan data, pembelajaran mesin, dll, sambil mempertimbangkan masalah lingkungan dan sosial yang dihadapi petani.

Bagi Manuel, kemungkinan SMASH tidak terbatas: “Selain semua fungsi yang dapat dilakukan oleh lengan robot, kami juga memiliki beberapa attachment yang dapat dipasang di bagian belakang kendaraan untuk penyiangan mekanis, atau mengerjakan tanah, saat bergerak. Pekerjaan ini dapat dilakukan secara bersamaan, bersamaan dengan pemantauan dan pendeteksian.”

Keahlian Yanmar adalah dalam pengembangan perangkat lunak untuk agro-bot dan integrasi dan pemasangan semua komponen pihak lain. Ini adalah kumpulan elektronik yang rumit, dengan kabel, sensor, kamera, penerima GPS, dan beberapa motor listrik (delapan di antaranya!) bersaing memperebutkan ruang. Tapi semuanya berhasil, bahkan di kebun anggur berlumpur pada akhir Februari 2020 lalu, di mana sistem kemudi independen dan traksi superior ditunjukkan di berbagai medan.

“Penggabungan sensor adalah salah satu aspek yang paling menantang dari proyek ini,” tambah Manuel. “Karena kami memiliki lingkungan yang sangat khusus di dalam ladang, di mana sejumlah variabel dapat berubah, seperti infrastruktur, tanah, bentuk ladang, dan bahkan pekerja lain yang bergerak di sekitar agrobot. Jadi, lokalisasi kendaraan, meningkatkan kekokohannya dan memahami kendala fisiknya, seperti kecepatan, sudut kemudi, posisi, dan komunikasi antara perangkat yang terpasang, semua aspek ini dapat memengaruhi gerakan kendaraan.”

Strength in numbers

YRE juga bergabung dengan Departemen Pertanian Universitas Florence untuk lebih memajukan kegiatan penelitian di lapangan. Universitas memiliki pengalaman signifikan dalam pengelolaan tanaman berkelanjutan, setelah baru-baru ini menyelesaikan proyek Rhea yang didanai Uni Eropa yang bertujuan untuk meningkatkan kualitas tanaman, kesehatan dan keselamatan bagi manusia, dan mengurangi biaya produksi dengan menggunakan armada robot kecil yang heterogen, darat dan udara, dilengkapi dengan sensor canggih, efek akhir yang disempurnakan, dan algoritma kontrol keputusan yang ditingkatkan.

Untuk proyek SMASH, Profesor universitas Marco Vieri percaya bahwa pendekatan holistik untuk penelitian diperlukan, di samping memungkinkan teknologi terbaru: “Pertanian menyediakan makanan, pakan, serat dan bahan bakar bagi manusia, tetapi kita juga harus mempertimbangkan pedesaan, budaya dan sejarah masalah.

Profesor Marco Vieri dari Departemen Pertanian Universitas Florence.

“Di masa lalu, ada kalender tahunan untuk kegiatan pertanian, tetapi pola pikir baru diperlukan akhir-akhir ini yang memungkinkan kita untuk mengendalikan dan mengurangi risiko seperti kekeringan, hama, dan banjir. Kami perlu mengeksplorasi peningkatan otomatisasi tidak hanya untuk meningkatkan dan meningkatkan jumlah produk, tetapi juga untuk menerapkan nilai tambah.

“Yanmar berbagi visi dengan kami untuk membantu petani mewujudkan produksi yang sehat dan bernilai tinggi dengan sistem teknologi sejati, jadi bagian kami di SMASH adalah mengembangkan peralatan dan efektor untuk dua skenario kebun anggur dan tanaman ladang hortikultura seperti bayam. Kami memiliki pengetahuan luas tentang mesin pertanian dan kemungkinan teknologi baru, jadi ini tentang membantu mengurangi penggunaan pestisida yang tidak aman bagi mikroorganisme tanah dan tanaman, sekaligus meningkatkan tingkat nutrisi dan bakteri yang berguna.”

Adalah adil untuk mengatakan bahwa petani berada di garis depan perdebatan seputar iklim, emisi, dan keberlanjutan. Bahkan jika menyangkut tanaman bernilai tinggi seperti anggur, zaitun, dan kacang-kacangan yang ditemukan di wilayah Italia ini, sulit untuk menentang penggunaan pertanian otomatis dan terhubung untuk menyatukan data ilmiah dan kebutuhan petani. Lagi pula, robot dapat bekerja 24 jam sehari, mereka memiliki dampak yang lebih kecil di tanah daripada traktor karena ukurannya yang lebih kecil.

Bayangkan armada robot berukuran kecil dari traktor konvensional dan mudah untuk melihat kemungkinan yang dapat ditawarkan oleh pertanian presisi berbasis teknologi berbasis AI di tahun-tahun mendatang. Penggunaan drone untuk memetakan ladang dan memeriksa tanaman, dan agro-bot untuk memanen buah, menabur benih, mengidentifikasi dan merawat gulma dengan dosis pestisida dan pupuk yang tepat, ini semua tentang upaya penargetan hanya di area yang membutuhkan pekerjaan, yang memungkinkan pengurangan tenaga kerja, biaya modal dan emisi sebagai hasilnya .

Dengan penelitian yang sedang berlangsung tentang robotika pertanian canggih, Yanmar mengambil tantangan untuk menunjukkan kemungkinan dan manfaat potensial dari peningkatan teknik pertanian presisi di masa depan.

Dan jika suara drone melayang di atas tanaman berarti bahwa petani dapat mengidentifikasi pola pertumbuhan dan kebutuhan nutrisi, dan kemudian mengirimkan pestisida dan pupuk dengan akurasi tepat dengan armada robot, maka pasti itu akan menjadi tambahan yang bagus untuk alat tersebut. saat ini digunakan di bidang kami.