Laser proti burine

V Lotyšsku bol vytvorený robot na boj proti burine, ktorý umožňuje odstránenie herbicídov z procesu pestovania.

Ničenie buriny je dôležitá a pracovne veľmi náročná fáza pestovania plodín. Pokusy o automatizáciu tohto procesu sa robili opakovane. Tím vedený Jānisom Jaškom sa môže pochváliť úspešnými skúsenosťami pri vytváraní robota na ničenie buriny. Rozhovor s Janisom Jaškom:

Ako vznikol nápad vytvoriť robota na odstraňovanie buriny?

— Počiatky siahajú do roku 2017, keď som ešte pracoval v Lotyšskom výskumnom centre ochrany rastlín a naskytla sa príležitosť zúčastniť sa takzvaného projektu Spolupráca. Ide o výskumné projekty financované Európskou komisiou, ktorých účelom je pomôcť poľnohospodárskym výrobcom riešiť problémy, ktoré sú relevantné pre jednotlivé farmy alebo pre celé odvetvie. V druhom prípade sú všetky informácie získané počas projektu dostupné bez obmedzení všetkým zainteresovaným stranám.

A impulz prišiel práve od roľníkov. Túžbou výrobcov, najmä z ekologických fariem, bolo nájsť účinnú alternatívu k ničeniu buriny, keďže ručné odstraňovanie buriny je v súčasných podmienkach akútneho nedostatku pracovníkov nemožné. Rýchlo sa ukázalo, že pestované rastliny sa navzájom veľmi líšia, takže univerzálne riešenie je jednoducho nemožné. Je potrebné stanoviť priority a pracovať na nich. Rozhodli sme sa pre zeleninu. Začali sme s niekoľkými hlavnými plodinami, potom sme sa zamerali na mrkvu.

Boli vyskúšané rôzne metódy, od rôznych metód uvoľňovania a mechanického ničenia až po použitie laserov. Nakoniec sme sa rozhodli pre laser, ktorý umožňuje ničiť burinu v minimálnej vzdialenosti od plodiny.

Aké boli hlavné problémy počas práce?

— Počas projektu bol vytvorený autonómny prototyp robota, ktorý bol testovaný na viacerých farmách v Lotyšsku. Znie to jednoducho, ale v skutočnosti bolo potrebné vyriešiť tri problémy:

1. vytvoriť autonómnu platformu schopnú samostatne sa pohybovať po poli a prepravovať potrebné vybavenie;

2. vytvoriť nástroje na ničenie buriny (išlo o mechanické „rameno“ s rotujúcim rozrývačom na konci a laserom);

3. nájsť vhodnú optiku s dostatočným rozlíšením na fotografovanie rastlín a natrénovať program na ich rozpoznávanie.

To všetko si vyžiadalo mnoho hodín inžinierskej práce. Zatiaľ čo autonómne dopravné platformy v súčasnosti vyvíja mnoho firiem a startupov, druhá a tretia výzva si vyžadovali viac inovácií. Pôvodnou myšlienkou bolo naučiť program rozpoznávať všetky buriny, ale rýchlo sa ukázalo, že je to veľmi ťažké a v skutočnosti sa to vôbec nevyžaduje. Robot by mal rozpoznať rastliny, ktoré by mali zostať a všetky ostatné by mali byť zničené.

Ale ani toto nie je také jednoduché. Jednou z výziev bola potreba nájsť partnerov s príslušnými znalosťami a zručnosťami, ktorí rozumejú programovaniu. Veľa programátorov si myslí, že naučiť program rozpoznávať obrázky nie je až také ťažké, ale to len do momentu, keď sa dostaneme do terénu. Ukázalo sa, že kultúrne rastliny aj burina vyzerajú v rôznych štádiách vývoja veľmi odlišne. Ich obraz na fotografii je ovplyvnený osvetlením, farbou pôdy, jej mikroreliéfom a tým, či sú rastliny pestované na rovnom poli alebo na hrebeňoch brázd.

Bolo potrebné vytvoriť tím špecialistov a podarilo sa. Do projektu sa zapojilo 7 – 8 ľudí, momentálne sme štyria.

Ako vznikol WeedBot?

— Po skončení projektu sa všetky získané informácie uverejnili vo vedeckej literatúre a stali sa voľne dostupnými. Môj tím a ja sme premýšľali o tom, čo robiť ďalej? Bolo možné zostať v akademickom prostredí a pokračovať v rôznych výskumoch, prípadne si založiť firmu a komercializovať skúsenosti získané počas projektu. Zvolili sme druhú možnosť, pretože v priebehu projektu sa ukázalo, že záujmy roľníkov a výskumníkov sa výrazne rozchádzajú. Výskumník chce objaviť a opísať niečo úplne nové, no roľník musí každú sezónu riešiť tie isté problémy. V dôsledku toho bol WeedBot vytvorený v roku 2020 a začali sa práce na vytvorení nového, výkonnejšieho a praktickejšieho prototypu s použitím výkonnejšieho lasera. Opustili sme platformu autonómnej prepravy a uprednostnili sme ťahanú jednotku. V súčasnosti je tento prototyp testovaný v praktických podmienkach vo viacerých krajinách a začala sa komerčná výroba takýchto strojov.

Prečo ste sa zamerali práve na mrkvu?

— Po preštudovaní potenciálneho trhu sme si uvedomili, že najväčší dopyt po precíznom odstraňovaní buriny je možný medzi pestovateľmi organickej mrkvy. Plocha pestovania mrkvy v Európe a Severnej Amerike je veľmi veľká a pre ekologických výrobcov je veľmi ťažké regulovať burinu. Napriek tomu, že v procese prípravy poľa na siatie sa vykonáva činnosť vypaľovania buriny a všetky sadenice sú zničené plameňovými kultivátormi alebo bránami a po vyklíčení mrkvy je možné vykonávať medziriadkové úpravy rôznymi spôsobmi kultivátorov, nastáva obdobie približne dvoch týždňov, kedy burina pokračuje v rašení medzi výhonkami mrkvy. Je príliš neskoro spáliť ich ohňom, pretože mrkva sa môže poškodiť a sadenice mrkvy sú ešte príliš malé na uvoľnenie riadkov.

Veľké ekologické farmy v zahraničí sa v tomto období pokúšajú o ručné odburiňovanie, ale je to veľmi drahé (asi 2000 eur/ha) a nevedia nájsť toľko ľudí, ktorí sú pripravení celý deň ležať na plošine a vyberať sadenice buriny svojimi prstami. Práve počas týchto dvoch týždňov dokáže laser zničiť veľmi malé buriny (od sadeníc až po fázu 2 – 4 pravých listov), ​​spáliť ich úplne alebo len rastový bod. Keď rastliny mrkvy dosiahnu výšku 10 – 12 cm, príliš sa zväčšia a začnú prekážať pri prevádzke stroja, ale v tomto čase je možné úspešne vykonávať medziriadkovú kultiváciu.

Prvý prototyp bol autonómny robot, prečo sa teraz používa ťahané vozidlo?

— Naše skúsenosti ukazujú, že v súčasnosti majitelia fariem skutočne nepotrebujú plne autonómne roboty na odstraňovanie buriny, sú celkom spokojní s ťahaným zariadením. Prvý model sme nazvali Lumina a plánujeme, že časom ho budú nasledovať aj ďalšie modely. Pracovná šírka prototypu je 2 m, aj keď sú možné stroje so širšou pracovnou šírkou. Produktivita závisí od pracovnej šírky a rýchlosti traktora. Rýchlosť je zasa ovplyvnená kontamináciou poľa. V oblastiach, kde je veľa burín, musí traktor zostať dlhšie, ale v oblastiach, kde je málo buriny, môže byť rýchlosť vyššia. Minimálna prevádzková rýchlosť stroja je 100 m/h, maximálna 1,2 km/h. Produktivita stroja s pracovnou šírkou 2 m je v priemere 2,4 hektára za pracovný deň (10 hodín), produktivita šesťmetrového stroja môže dosiahnuť 7 hektárov za pracovný deň.

Je dôležité, aby zariadenie s dostatočne výkonným laserom spotrebovalo málo energie, pretože potrebnú elektrickú energiu vyrába samotný traktor a pochádza z vývodového hriadeľa. Na spracovanie jedného radu rastlín stačia dve konské sily v súčasnosti a všetky zeleninové farmy používajú pomerne silné traktory.

Koľko stoja laserové jednotky?

— Je jasné, že nemôžu byť lacné, ale nedá sa povedať, že by si ich nemohla dovoliť veľká mrkvová farma. Napríklad dvojradová laserová jednotka stojí asi 150-tisíc eur a v krajinách západnej Európy sa pri použití dotácií na investície do hmotného majetku vo výške 50 – 70 % takýto stroj oplatí už na farmách s výmerou mrkvy 10 – 15 hektárov. Samozrejme, doba návratnosti závisí od nákladov na ručné odstraňovanie buriny a ceny finálneho produktu, takže zatiaľ sa to presnejšie povedať nedá. Samozrejme, čím väčšie zariadenie, tým drahšie.

Koľko zariadení WeedBot už funguje a v ktorých krajinách?

— Po testovaní prvého prototypu vo viacerých krajinách budú prvé dve komerčné vozidlá Lumina dodané zákazníkom v Belgicku a Nemecku už túto jeseň. Ich pracovná šírka je 2,4 m, sú schopné súčasne spracovať štyri rady rastlín. V súčasnosti sa všetky špeciálne zariadenia vyrábajú na zákazku z modulov vyrábaných vo výrobnom závode. Konečná montáž stroja z modulov sa vykonáva v našom závode v Jelgave (Lotyšsko).

Čo sa stane, ak sa niečo pokazí? Burina predsa nepočká.

— Momentálne v tomto prípade ideme za klientom a opravíme si to sami. Samozrejme, prinášame nový modul, ktorý nahradí ten pokazený. Poškodené zariadenie berieme do nášho laboratória a zisťujeme, čo sa pokazilo a prečo. V budúcnosti plánujeme vytvoriť sieť partnerov v rôznych krajinách, aby mohli poskytovať služby. Preto bol Lumina navrhnutý ako modulárny stroj, aby bolo možné jednotlivé moduly rýchlo vymieňať bez zdržania práce v teréne.

Aké sú vaše plány do budúcnosti?

— Pokračovať v propagácii „Lumina“ na trhu, rozširovať cieľovú skupinu pestovaných rastlín a vytvárať sieť partnerov. Dopyt po autonómnych poľnohospodárskych robotoch sa nepochybne o 10 – 15 rokov len zvýši, pretože je veľmi ťažké nájsť dostatok kvalifikovaných operátorov traktorov, ktorým možno zveriť drahé vybavenie. V súčasnosti aj vo veľkých zeleninárskych farmách často za volantom zložitého zariadenia sedí majiteľ farmy alebo člen jeho rodiny. Práce na autonómnych laserových strojoch teda budú pokračovať.

Preložil: OZ Biosféra www.biosferaklub.info