Yanmar Memimpin Pengembangan SMASH, Sistem Robotika Pertanian Generasi Depan

Pertanian di masa depan akan melihat penggunaan yang semakin meningkat dari teknik pertanian yang presisi ilmiah, di mana “agro-bot” otomatis memantau, merawat dan mengolah lahan, menggunakan teknologi canggih yang dirancang untuk membantu memaksimalkan hasil dan meminimalkan penyakit.

Dengan pengalaman luasnya dalam otomatisasi dan mekanisasi pertanian, spesialis agritech Yanmar sekarang menunjukkan jalan dalam penelitian robotika lapangan canggih.

Waktu untuk perubahan di masa yang berubah ini?

Sulit untuk memikirkan sektor ekonomi yang lebih penting dari pertanian. Ini adalah industri yang secara langsung mempengaruhi kehidupan semua orang di seluruh dunia, meski dituntut oleh tantangan dari semua sisi.

Perubahan suhu dan curah hujan mempengaruhi hasil tanaman; petani dan pekerja pertanian secara langsung terekspos pada efek ekstrem cuaca, sementara jutaan lagi di pekerjaan terkait makanan sudah merasakan dampak dari iklim yang berubah kami.

Selain itu, konsumen saat ini semakin menyadari isu kimia yang digunakan dalam produksi makanan mereka dan menuntut produksi yang berkelanjutan untuk produk yang semakin enak dan berkualitas tinggi.

Menemukan cara terbaik untuk menangani isu-isu ini sambil memenuhi tekanan lingkungan menyebabkan banyak pemerintah beralih ke spesialis otomatisasi dan ahli teknologi untuk mencoba meningkatkan kesejahteraan petani, memenuhi kebutuhan konsumen, dan menangani berbagai tantangan yang dihadapi industri.

Penelitian pertanian cerdas dengan SMASH di Italia

Peningkatan otomatisasi dan teknologi dalam pertanian tentu saja bukan hal baru – sebenarnya, telah terjadi sejak Revolusi Industri.

Namun yang baru adalah bagaimana teknologi digunakan untuk mengatasi masalah terkait kontrol penyakit makanan dan pola cuaca yang tidak stabil.

Fokus sekarang adalah mencapai hasil yang diinginkan dengan cara yang berkelanjutan lingkungan, dengan fokus berkelanjutan untuk mengurangi jumlah dan jenis kimia yang digunakan.

Kekeringan, banjir dan munculnya hama dan penyakit baru, namun, kini merupakan ancaman di semua benua. Bahkan Eropa menghadapi tantangan di seluruh sistem pertaniannya.

Ini benar-benar terjadi pada negara-negara seperti Italia, yang mengalami penurunan 57 persen dalam panenan zaitunnya pada 2018 – terburuk dalam 25 tahun – akibat perubahan iklim, menurut ilmuwan.

Dengan fasilitas penelitian Eropa yang terletak di perbukitan di atas Florensia, Italia, Yanmar R&D Europe sangat tepat untuk fokus pada berbagai studi lapangan untuk menambah nilai bagi industri pertanian – dan mungkin menarik generasi pekerja baru ke tanah.

Ini termasuk proyek “SMASH” dua tahun senilai €4 juta yang dilakukan dalam kerjasama dengan 10 mitra teknologi untuk mengembangkan “ekosistem” pertanian seluler untuk memantau, menganalisis dan mengelola tanaman pertanian.

Berikut adalah daftar mitra lain yang terlibat dan peran mereka dalam proyek SMASH:

• EDI: Perusahaan teknik mekanikal dan elektronik yang membantu mengembangkan basis seluler sistem robotik.
• AvMap: teknologi dan sensor untuk navigasi basis seluler.
• Base: transmisi data, pemrosesan data, penyimpanan data cloud.
• Seintech: analisis data, data mining dan machine learning.
• Universitas Florensia, Departemen Pertanian: pengembangan end effector.
• IIT (Italian Institute of Technology): sistem robotik (Plantoid) untuk memantau dan menganalisis tanah.
• Sant’Anna Bio Robotic Institute: pengembangan manipulator untuk dipasang pada lengan robotik, untuk mengumpulkan sampel dan memanipulasi item.
• Copernico: persiapan drone untuk pemantauan dan pemetaan.
• DORIAN: teknologi dan algoritma untuk visi mesin.
• Giuntini Filippo: agronom.

Akronim “SMASH” berdiri untuk “Smart Machine for Agricultural Solutions Hightech”, dan proyek ini didanai bersama oleh pemerintah setempat Toscany.

Ini terdiri dari pengembangan platform robotik modular yang menggunakan teknologi informasi dan komunikasi terbaru untuk memeriksa tanaman dan tanah, menganalisis informasi yang dikumpulkan dan memberikan informasi yang jelas dan dapat ditindaklanjuti bagi petani untuk mendukung manajemen tanaman.

Salah satu peran banyak Yanmar adalah mengembangkan sistem kontrol untuk lengan robotik multipurpose untuk manipulasi seluler (termasuk penyemprotan presisi), integrasi sensor untuk teknologi posisi, dan navigasi otonom serta pengembangan perangkat lunak untuk kontrol basis seluler sistem (dalam kolaborasi dengan mitra lain).

Bagi Manuel Pencelli, insinyur model dan kontrol YRE, mengembangkan prototipe agro-bot yang dapat digunakan untuk memantau dan mengontrol tanaman, mengambil sampel tanah untuk analisis dan menargetkan kimia pertanian secara akurat untuk aplikasi presisi, memerlukan banyak bidang keahlian sejak awal proyek.

Pencelli berkata: “Ada banyak mitra yang terlibat selama ini. Kami membutuhkan keahlian mekanikal untuk mengembangkan struktur kendaraan, dan banyak ahli ‘komunikasi’ karena kita memiliki banyak perangkat yang perlu ‘berbicara’ satu sama lain.

“Titik awal kami sebenarnya adalah kendaraan berjejak yang awalnya dibangun untuk bergerak di sepanjang pantai dan membersihkan garis pantai!”

Ada dua prototipe SMASH yang bekerja – satu untuk anggur dan yang lain untuk bayam – untuk mencakup dua jenis tanaman yang awalnya direncanakan untuk penelitian.

Pertama telah melalui pengujian signifikan di perkebunan anggur di provinsi Pisa, tempat Manuel telah berperan penting dalam menunjukkan kemungkinan yang dapat ditawarkan ekosistem robotik ini bagi petani.

Pencelli berkata: “SMASH bukan sekadar satu mesin, melainkan serangkaian perangkat yang berbeda termasuk robot, stasiun basis, drone dan sensor lapangan yang bersama-sama memberikan informasi penting untuk membantu petani.

“Seorang petani dapat memprogram tugas yang ingin dilakukan SMASH, dan sementara dia terlibat dalam aktivitas lain, mesin ini dapat bergerak secara otonom, memantau tanaman, mendeteksi dan mengobati penyakit, dan menghemat waktu signifikan bagi petani atau pekerja mereka di lapangan untuk memeriksa tanaman secara manual.”

Pemetaan dan pemantauan, penyerbukan dan pemupukan

SMASH terdiri dari basis seluler, lengan robotik yang dilengkapi manipulator dan sistem visi, drone dan stasiun basis pendukung tanah. Bayangkan sistem yang dirancang untuk berfungsi di berbagai teknologi pertanian presisi, menawarkan wawasan spesifik tentang geomatika, robotika, data mining, machine learning dan seterusnya, sambil mempertimbangkan masalah lingkungan dan sosial yang dihadapi petani.

Bagi Pencelli, kemungkinan untuk SMASH tak terbatas. Katanya: “Selain semua fungsi yang dapat dilakukan oleh lengan robotik, kita juga memiliki beberapa lampiran yang dapat dipasang di bagian belakang kendaraan untuk penyerbukan mekanis, atau pengolahan tanah, saat bergerak.

“Pekerjaan ini dapat dilakukan secara bersamaan, bersama dengan pemantauan dan deteksi.”

Keahlian Yanmar berada dalam pengembangan perangkat lunak untuk agro-bot dan integrasi serta pemasangan semua komponen pihak lain.

Ini adalah kumpulan elektronik yang rumit, dengan kabel, sensor, kamera, penerima GPS, dan beberapa motor listrik – delapan di antaranya – yang bersaing untuk ruang.

Tetapi semuanya berfungsi – bahkan di perkebunan berlumpur pada akhir Februari di mana sistem pengendirian mandiri dan traksi superior ditunjukkan pada berbagai jenis tanah.

Pencelli menambahkan: “Sensor fusion adalah salah satu aspek paling menantang dari proyek ini.

“Karena kita memiliki lingkungan yang sangat khusus di lapangan, di mana sejumlah variabel dapat berubah, seperti infrastruktur, tanah, bentuk lapangan dan bahkan pekerja lain yang bergerak di sekitar agro-bot.

“Jadi, lokalisasi kendaraan, meningkatkan keandalan dan memahami keterbatasan fisiknya menarik – seperti kecepatan, sudut pengendirian, posisi, dan komunikasi antara perangkat papan yang dipasang – semua aspek ini dapat mempengaruhi gerakan kendaraan.”

Kekuatan dalam jumlah

YRE juga bergabung dengan Departemen Pertanian Universitas Florensia untuk majukan kegiatan penelitian di lapangan.

Universitas memiliki pengalaman signifikan dalam manajemen tanaman berkelanjutan, setelah menyelesaikan proyek Rhea yang didanai EU yang mencari peningkatan kualitas, kesehatan dan keamanan tanaman bagi manusia, dan mengurangi biaya produksi dengan menggunakan armada robot kecil, heterogen – darat dan udara – yang dilengkapi dengan sensor canggih, end effector yang ditingkatkan dan algoritma kontrol keputusan yang ditingkatkan.

Untuk proyek SMASH, Profesor Marco Vieri dari universitas percaya bahwa pendekatan holistik terhadap penelitian diperlukan, bersama dengan mengaktifkan teknologi terbaru.

Katanya: “Pertanian menyediakan makanan, pakan, serat dan bahan bakar bagi manusia, tetapi kita juga harus mempertimbangkan masalah pedesaan, budaya dan sejarah.

“Di masa lalu, ada kalender tahunan untuk operasi pertanian, tetapi pola pikir baru diperlukan saat ini yang memungkinkan kita untuk mengontrol dan mengurangi risiko seperti kekeringan, hama dan banjir.

“Kami perlu menjelajahi otomatisasi yang meningkat tidak hanya untuk meningkatkan dan menambah jumlah produk, tetapi juga untuk menerapkan nilai tambah.

“Yanmar berbagi visi kami untuk membantu petani mewujudkan produksi sehat dan bernilai tinggi dengan sistem teknologi yang benar, jadi peran kami dalam SMASH adalah mengembangkan peralatan dan effector untuk dua skenario: perkebunan anggur dan tanaman hortikultura lapangan seperti bayam.

“Kami memiliki pengetahuan yang luas tentang mesin pertanian dan kemungkinan teknologi baru, jadi ini tentang membantu mengurangi penggunaan pestisida yang tidak aman untuk mikro-organisme tanah dan tanaman, sambil meningkatkan tingkat nutrisi dan bakteri berguna.”

Mengadili, petani berada di garis depan perdebatan seputar iklim, emisi dan keberlanjutan.

Bahkan ketika mengenai tanaman bernilai tinggi seperti anggur, zaitun dan kacang-kacangan yang ditemukan di wilayah Italia ini, sulit untuk berpendapat melawan penggunaan pertanian otomatis dan terhubung untuk membawa data ilmiah dan kebutuhan petani bersama.

Bagaimanapun, robot dapat bekerja 24 jam sehari, mereka memiliki dampak yang lebih kecil pada tanah dibandingkan traktori karena ukurannya yang lebih kecil.

Bayangkan armada robot yang sebagian kecil dari ukuran traktori konvensional dan mudah untuk melihat kemungkinan yang dapat ditawarkan pertanian presisi berbasis AI dan teknologi di tahun-tahun mendatang.

Penggunaan drone untuk memetakan lapangan dan memeriksa tanaman; dan agro-bot untuk memanen buah, menanam benih, mengidentifikasi dan mengobati gulma dengan dosis pestisida dan pupuk yang tepat – semuanya tentang menargetkan upaya hanya di area yang membutuhkan pekerjaan, yang memungkinkan pengurangan tenaga kerja, biaya modal dan emisi sebagai akibatnya.

Dengan penelitian berkelanjutan ke dalam robotika pertanian canggih, Yanmar mengambil tantangan untuk menunjukkan kemungkinan dan manfaat potensial dari teknik pertanian presisi yang meningkat di masa depan.

Apakah traktori otomatis dan robot yang mengolah lahan akan menjadi pemandangan yang akrab masih harus dilihat, tetapi sulit untuk berpendapat melawan penggunaan teknologi untuk meningkatkan secara berkelanjutan kualitas dan hasil dari tanah.

Dan jika suara drone yang melayang di atas tanaman berarti petani dapat mengidentifikasi pola pertumbuhan dan kebutuhan nutrisi, dan kemudian mengirimkan pestisida dan pupuk dengan akurasi pin-point dengan armada robot, maka pasti itu akan menjadi tambahan yang menyambutkan bagi alat yang saat ini digunakan di lapangan kami.