Hiện nay, tại các nông trại tiên tiến trên các quốc gia phát triển đã sử dụng các mô hình tăng năng suất và giải phóng sức lao động cho người lao động truyền thống tại nông trại sản xuất. Tuy nhiên phần lớn tại các quốc gia đang phát triển thì vẫn sử dụng người lao động là chủ yếu.

Chúng ta hiểu rằng việc sử dụng người lao động truyền thống tại các nông trại được coi là không bền vững và gây hại cho sức khỏe và môi trường do các chi phí tiềm ẩn, chẳng hạn như ngộ độc cấp tính và các bệnh mãn tính lâu dài từ thuốc diệt cỏ và thuốc trừ sâu, ô nhiễm nước từ phân bón, chất thải động vật (có thể chứa hormone và kháng sinh), cạn kiệt đất, xói mòn và mất đa dạng sinh học. Vậy giải pháp là gì?

Tự động hóa, AI (trí tuệ nhân tạo) và dữ liệu lớn - Sự thay đổi về mô hình

Sản xuất lương thực trên khắp thế giới hiện đối mặt với nhiều thách thức: nó phải đáp ứng nhu cầu nuôi sống dân số toàn cầu đang tăng nhanh bằng cách thúc đẩy sản xuất với lực lượng lao động bị thu hẹp, cắt giảm chất thải (ước tính khoảng 30% sản lượng toàn cầu) và giảm thiểu thiệt hại môi trường. Các công nghệ hiện đại, như robot, AI và xử lý một lượng lớn dữ liệu liên quan (dữ liệu lớn) hiện có thể được áp dụng cho canh tác, chúng được thiết lập để chuyển đổi triệt để cho phép sản xuất thực phẩm hiệu quả và bền vững hơn.

Có một số loại robot nông trại, một số ít robot tự trị có thể di chuyển và làm việc mà không cần sự can thiệp, chỉ đạo của con người.

Công ty Cerescon của Hà Lan đã phát triển một máy gặt măng tây gắn liền với máy kéo. Máy có thể nhìn sâu dưới lòng đất để có thể thấy được thời gian nên thu hoạch măng tây trong khi những người thu hoạch thủ công sẽ phải mất thời gian vài ngày để ước lượng, xem xét. Điều này cho phép máy thu hoạch trong một lần mọi thứ mà 60 đến 75 người thu hoạch thủ công sẽ làm. Điều này thể hiện một sự cải tiến rất lớn.

Trong công nghiệp, robot được thiết kế và lập trình để thực hiện một số nhiệm vụ hạn chế trong môi trường đã đặt, chúng có thể được lập trình lại cho các nhiệm vụ khác. Trong nông nghiệp, rất nhiều hoạt động cần thiết, ngay cả đối với một loại cây trồng cụ thể trên một cánh đồng và các địa điểm khác nhau có nghĩa là một số robot hiện đang cần cho các nhiệm vụ khác nhau, chẳng hạn như trồng hoặc thu hoạch.

Sự cần thiết phải có các máy khác nhau cho các nhiệm vụ khác nhau có nghĩa là các nhà sản xuất robot đã thiết kế các thiết bị bespoke. Công ty Small Robot có trụ sở tại Anh đã phát triển ba robot tự trị nhỏ mang tên Tom, Dick và Harry, công ty cung cấp thông qua mô hình Farming as a Service (FaaS).

RobotTom theo dõi đất và cây trên cơ sở cá nhân, theo dõi sức khỏe và sự phát triển của từng loại cây. Nó thu thập dữ liệu và hợp tác chặt chẽ với Wilma - hệ điều hành do AI điều khiển của công ty. Sau nhiệm vụ khảo sát của mình, Tom tải xuống hàng gigabyte dữ liệu mà Wilma đã thu thập để phân tích, cung cấp các mô hình cây trồng kỹ thuật số toàn diện hơn.

Còn robot Dick phun cho mỗi cây với lượng phân bón hoặc hóa chất theo yêu cầu để giúp nó phát triển mạnh. Dick cũng có ba cách để đối phó với cỏ dại. Nó có thể phun một lượng nhỏ thuốc diệt cỏ lên từng loại cỏ dại, đốt cháy hoặc nghiền nát nó khi nó trồi lên khỏi mặt đất.

Robot Harry là một máy khoan robot cho các loại cây trồng khác nhau. Nó đặt các hạt riêng lẻ trong lòng đất bằng cách sử dụng khoan chính xác để xáo trộn đất tối thiểu và ghi lại chính xác nơi nó đã đặt chúng.

Những robot nông dân này sẽ trở về chỗ của chúng khi chúng cần sạc đầy pin hay thay thế pin khi cần thiết.

Một công ty của Pháp, Naio Technologies đã sản xuất ba robot làm cỏ tự trị, có thể gắn các công cụ này. Chúng được sử dụng bởi những người làm rượu vang, thị trường và nông dân trồng rau quy mô lớn. Đối với cây rau, cỏ dại có thể được diệt trừ bằng cách sử dụng các dụng cụ cơ học hoặc sử dụng một lượng rất nhỏ thuốc diệt cỏ, thay thế nhu cầu phun các bề mặt lớn bằng máy kéo, máy quét bụi hoặc máy bay trực thăng. Chi phí vận hành (như nhiên liệu) cũng thấp hơn nhiều vì chúng chạy bằng điện.

Tiêu chuẩn IEC là trung tâm để phát triển agribots (robot nông trại)

Tất cả các robot tự trị này phụ thuộc vào các công nghệ và hệ thống dựa trên các tiêu chuẩn được phát triển bởi các ủy ban kỹ thuật (TC) và các tiểu ban kỹ thuật (SC).

Các tiêu chuẩn cho pin sơ cấp và thứ cấp cần thiết để cung cấp năng lượng cho agribots được phát triển bởi TC 35, TC 21 và TC 69. Agribots sử dụng hệ thống phát hiện hình ảnh ánh sáng dựa trên laser và các hệ thống khác nhau (LIDAR) để tìm đường đi qua các trường và video và bước sóng hồng ngoại / nhìn thấy được cảm biến hình ảnh để xác định cây và cỏ dại, sử dụng phân tích hình ảnh dựa trên máy tính, để bón phân hoặc thuốc diệt cỏ, nếu cần hoặc loại bỏ cỏ dại một cách cơ học. TC 76 phát triển các tiêu chuẩn cho các ứng dụng laser, trong khi TC 47 và các tiểu ban của nó, phát triển các tiêu chuẩn cho chất bán dẫn được sử dụng trong các cảm biến.

Các tiêu chuẩn cho AI và dữ liệu lớn, ngày càng quan trọng đối với Nông nghiệp 4.0, được chuẩn bị bởi ISO / IEC JTC 1 / SC 42, SC của Ủy ban Kỹ thuật chung về Công nghệ thông tin được thiết lập bởi IEC và ISO.

Robot vắt sữa vẫn chiếm khoảng 85% tổng số robot nông nghiệp. Hầu hết các nông nghiệp khác vẫn bị giới hạn trong các nhiệm vụ hoặc cây trồng cụ thể, nhưng chúng đang phát triển nhanh chóng và sẽ có thể làm việc nhiều hơn trong tương lai gần, thay thế các thiết bị nông nghiệp lớn và đắt tiền hoặc khó tìm được lao động nông trại. Chúng sẽ có tác động môi trường thấp hơn nhiều đối với chính vùng đất nông trại và cũng làm giảm nhu cầu nhiên liệu dựa trên hóa thạch để cung cấp năng lượng cho máy móc lớn hoặc sản xuất thuốc diệt cỏ và phân bón.

Hà My