Nemcsak motor- és gépgyártók, de a saját gépkínálatukat is rohamléptekben fejlesztik, ötvözve a robotikát és automatizációt a jövő mezőgazdasága számára. Sőt, olyan különleges területeken is kísérleteznek, mint az emberi erőt megnövelő, a munkavégzést elősegítő elektromechanikus eszközök, amelyeket eddig csak sci-fi filmekben láthattunk.
Hol is tart ma a technológia a Yanmarnál? Erről Shin Noguchi, a Hokkaidói Egyetem Mezőgazdasági Kutatóintézetének professzora nyilatkozott. A két interjú során rengeteg információval szolgálunk a múltbeli és jelenlegi mezőgazdasági robotkutatásokkal kapcsolatban, és azt illetően, hogy mit tartogat a jövő.
Olyan különleges területeken is kísérleteznek, mint az emberi erőt megnövelő, a munkavégzést elősegítő elektromechanikus eszközök – fotó: www.yanmar.com/global
Noguchi Shin Noguchi professzor 1961-ben született Mikasa Cityben, Hokkaidón. A Hokkaidói Egyetem Mezőgazdasági Kutatóintézetének professzora, szakterülete a mezőgazdasági információs technológia és a mezőgazdasági robotmérnöki tudományok. Emellett a "Következő generációs mezőgazdasági, erdészeti és halászati ipari kreatív technológia" című, minisztériumközi stratégiai innovációt támogató program (SIP) programigazgatója, valamint a Japán Tudományos Tanács együttműködő tagja, a Japán Mezőgazdasági, Biológiai és Környezetvédelmi Mérnökök és Tudósok Társaságának igazgatósági elnöke.
Noguchi Shin Noguchi – fotó: www.yanmar.com/global
Sci-fiből valóság
A robotok, amelyeket egykor csak animációs és sci-fi filmekben láttunk, ma már egyre inkább a mindennapi életünk részévé válnak. Ahogy a robotkutatás olyan, számunkra ismerős területeken, mint az autóipar és a szórakoztató elektronika, egyre jobban előrehalad, úgy kerültünk és kerülünk egyre inkább kapcsolatba velük.
A NEDO (New Energy and Industrial Technology Development Organization) szerint Japánban a robotikai ipar piacának mérete a 2015-ös 1,6 milliárd jenről 2020-ra megközelítette a 2,9 milliárd jent, és 2035-re eléri a 9,7 milliárd jent. 2020-ban már a világ robotikai piacának 47 százalékát Japán birtokolta.
E gyors bővülés hátterében olyan társadalmi kérdések állnak, amelyek megoldását a robotoktól várják, nem beszélve a technológia fejlődéséről. A népességváltozás, az éghajlatváltozás miatti élelmiszerhiány, a munkaerőhiány stb. gyakori globális területek.
A Japánban tapasztalható csökkenő születési arányhoz és a népesség elöregedéséhez kapcsolódóan a mezőgazdaság, amelyben a Yanmar is jelentős szerepet játszik, hasonló kihívásokkal néz szembe. De valójában hogyan változtathatják meg a robotok az életünket?
A kezdetekről és a fejlődésről elsőként Shin Noguchi professzor beszélt
Prototípus No. 1:
- Saját összeszerelésű gépezet, a gumiabroncsoktól kezdve a motorokig minden a hulladékból lett összegyűjtve hozzá. 1992 körül néhány végzős diák és én magam építettük meg az első drónt, az 1-es számú prototípust. Bár nehezen működött, de a begyűjtött különböző adatokból írtam egy tanulmányt. Az első teljes értékű mezőgazdasági robot bemutatása 1995-ben történt. Ez a 2-es számú traktortípus beszerzése után történt.
Még 1987-88-ban a Kiotói Egyetem állt a tevékenység középpontjában, amikor már elkezdték a betakarítórobotok fejlesztését. Abban az időben a paradicsom és az eper stb. betakarítására koncentráltak, de Hokkaidón a mezőgazdaság elsősorban a nagyüzemi szabadtéri termesztésen alapul. Ezért a vezető nélküli munkálatokat tűztük ki célul.
- Már a kutatás megkezdésekor meg volt győződve arról, hogy ez a technológia egy nap nélkülözhetetlenné válik?
- Igen, biztos voltam benne. A fejlesztés legnehezebb része a drón helyzetének mérése és felismerése volt. Abban az időben a GPS-ek még nem voltak elég pontosak, és elég sokba is kerültek. Ezért saját helyzetmérő rendszert kellett kifejlesztenünk. Azonban 1997-ben részt vettem az amerikai Illinois-i Egyetemen végzett teszten, ahol láttam, hogy az autonóm vezetés természetes környezetben, GPS segítségével nagy pontossággal működik, és úgy gondoltam, ez lesz a jó. Természetesen az autonóm vezetéshez szükséges kulcsfontosságú technológiák, mint például a GPS és a GIS (Globális Információs Rendszer) stb. fejlesztése elengedhetetlen volt, de a valóság az, hogy a kutatásaink sok különböző terület fejlődésétől függnek.
- Ahogy a mezőgazdaságban tevékenykedők száma csökken, úgy nő az egy gazdálkodóra jutó kezelt terület. A drónok szerepe egyre nő.
- Pontosan. A rizstermelők léptéke jelenleg körülbelül 12 hektár egy főre vetítve, egy kétszemélyes családra 20 hektár jut. Ez azonban körülbelül 30-40 hektárra fog nőni családonként. Ahogy a nagyüzemi gazdálkodásra való áttérés előre halad mind a szakmai, mind a költséghatékonyság szempontjából, a mezőgazdasági robotok szükségessé válnak a munka hatékonyságának és jövedelmezőségének növelése érdekében.
Betekintés a Yanmar saját házi műhelyébe, ahol a legkülönfélébb fejlesztések zajlanak. Mindent maguk állítanak össze – fotók: www.yanmar.com/global
- A vezető nélküli traktorok ellenőrzésének tesztelése is előre halad, és már a kereskedelmi forgalomba hozatal fázisában van.
- A Yanmarral közösen kutatott és kifejlesztett autonóm traktor egy PC-vel vezérelhető automatikus irányítási rendszer, egy GPS-vevővel ellátva. Miközben pl. akár egy táblagépről is előre beprogramozható pályán halad, a talajműveléstől a vetésen át az aratásig minden munka elvégezhető vezető nélkül.
Természetesen még számos akadályt kell leküzdeni a teljesen személyzet nélkülivé történő átálláshoz. A gyakorlati megvalósításhoz vezető úton elértünk egy úgynevezett kísért típust, emberes és vezető nélküli gép párosát. Dióhéjban: ha valami történik, egy ember átveszi az irányítást; így a gyakorlati megvalósítás lehetővé válik. Azonban még ezen a ponton is egyszerűen bővíthető a munkaterület, és kellőképpen növelhető a termelékenység.
- Kíváncsian várjuk a piac reakcióját. Vannak olyan területek, amelyekre ebben a pillanatban fókuszálnak?
- Az ár és a biztonság. A költségek szempontjából a GPS ára, amely húsz évvel ezelőtt 20 millió jenbe került, mára drasztikusan csökkent. A technológia fejlődésével egyre több ember számára válik elérhetővé.
A biztonság azonban nem olyan kérdés, amelyet a technológia egyszerűen megoldhat. A nulla kockázat lehetetlen, ha a tárgyat ember alkotta. A korlátlan hozzáférésű mezőgazdasági területeken végzett vezető nélküli munka soha nem mondható 100%-os biztonságúnak, függetlenül attól, hogy mennyire javul a biztonság. Például a magas növények árnyékában játszó gyermeket nehéz azonosítani képfeldolgozással. A biztonság kérdése túl sokba kerül, ha csak a technológiával próbáljuk megoldani. A japán Mezőgazdasági, Erdészeti és Halászati Minisztérium által kidolgozott "Automatizált irányítású mezőgazdasági gépek biztonsági irányelvei" előírja, hogy egy embernek jelen kell lennie azokon a helyeken, amelyek vizuálisan ellenőrizhetők. A kísért típus az egyik megoldás.
Azonban a népesség elöregedése és a munkaerőhiány korlátozza ezt a megoldást is. A mezőgazdasági robotok javítják a termelékenységet, és bizonyos fokig pótolják a hagyományos szakképzettségek utódlását.
A japán Mezőgazdasági-, Erdészeti és Halászati Minisztérium adatai szerint az elöregedés komoly aggodalomra ad okot: a japán mezőgazdasági dolgozók 65%-ának átlagéletkora 66,8 év. Ugyanez a minisztérium célul tűzte ki, hogy 2018-ig a mezőgazdasági gépek automatizált irányítását, 2020-ig pedig a vezető nélküli, távfelügyelt rendszereket helyezzenek üzembe. Az ipar, a kormányzat és az egyetemek közös technológiai fejlesztései haladnak előre.
- Ami a mezőgazdasági robotok jövőjét illeti, milyen forgatókönyvet lát?
- A kormány is célokat tűzött ki a vezető nélküli és távfelügyeleti rendszerek megvalósítására. Azonban a korábbi rendelkezések előírják, hogy a mezőgazdasági robotok nem közlekedhetnek közutakon. Ezért jelentősen romlik hatékonyságuk ott, ahol a földek közt közutak is vannak. A közlekedési törvényeket ezért feltétlenül felül kell vizsgálni.
- Valóban úgy tűnik, hogy a munkánk és a társadalom működésének módját meg kell változtatni. Mi a véleménye a mezőgazdasági robotok értékéről a munkaerő-helyettesítésen kívül?
- Az alapvető szerepüket tekintve a munkaerőhiány pótlására fogják használni. Ugyanakkor a termelési helyszínek informatikai hátterének szempontjából másodlagos szerepet is be kell majd tölteniük. Például a növénytermesztési helyek digitalizálása. A mai napig a gazdák ugyan még mindig kézzel írott jelentéseket készítenek, és adminisztratív munkát kell végezniük, de ezek a feladatok teljes mértékben digitalizálódni fognak. A változás a tapasztalaton és alkalmazkodáson múlik. Következésképpen
az idősödő, képzett gazdák elvesző, át nem adott szaktudása súlyosabb probléma, mint a munkaerőhiány! Ha a tudás elveszik anélkül, hogy továbbadnák, a hatékonyság és az egységnyi területre jutó hozam csökkenni fog,
ahogy ezek az emberek eltűnnek. A végeredmény egy cseppet sem hatékony, negatív körforgás lesz.
Tíz év múlva a ma 65 éves emberek 75 évesek lesznek. Úgy véljük, hogy ennek a nem verbalizált "csendes tudásnak", amellyel az egyes mezőgazdasági dolgozók rendelkeznek, összegyűjtése és kezelése, valamint gyakorlati tudássá átalakítása létfontosságú feladat. Értsd képzés és oktatás.
- Milyen típusú robotok lesznek a legelőnyösebbek a termelési helyek informatikai és digitalizációs szempontjából?
- A légi drónok használata. A drónok vagy más repülő eszközök segítségével képesek leszünk azonosítani a rossz növekedési területeket, a terméshozam-ingadozásokat, és így tovább, a mező levegőből történő vizsgálatával és fényképezésével. Lehetővé válik, hogy ezen adatok alapján pontosan ellenőrizzük a termőterületeket. E téren már a Yanmar is keményen dolgozik.
A robotok és a nagy adatok közötti kompatibilitás nagyon nagy, és az adatokat természetesen a gazdák fogják felhasználni. Úgy gondoljuk, hogy a pilóta nélküli munkarobotok következő lépcsőfoka a mezőgazdaságra specializált robotok lesznek. A robotok az adatok asszimilálásával fejlődni is fognak (öntanulás), és ez tükröződni fog a munkában is.
- Az a benyomás, hogy a mezőgazdasági robotok a mesterséges intelligenciával együtt fognak fejlődni.
- Tényleg? Valószínű, hogy a fiatal, új mezőgazdasági dolgozók – akik érdeklődnek ezen új technológiák iránt – száma fokozatosan növekedni fog. Ezt minden nap érzem a diákjaimnál.
Körülbelül 20 évvel ezelőtt a gazdák azt mondták nekem, hogy az ő értékteremtő munkájuk el fog tűnni, ha a drónok gyakorlati használatba kerülnek. Azzal azonban, hogy a robotok elvégzik azt a munkát, amit el tudnak végezni, az emberek számára lehetővé válik, hogy bármilyen más munkákkal foglalkozzanak, amelyeket csak emberek tudnak elvégezni. A robotok abban az értelemben is hasznosak lesznek, hogy a gazdák más értékteremtő munkával tölthetik idejüket, például azzal, hogy mit termesszenek és hol adják el, vagy mit dolgozzanak fel.
- A mezőgazdasági területek országonként eltérőek. Be tudná mutatni a legújabb, már gyakorlatban használt vagy kutatás alatt álló robotokat, beleértve a tengerentúli technológiát is?
- A mezőgazdasági robotok globálisan fejlődnek. A kutatások haladnak, elsősorban a nagyüzemi gazdálkodás otthonában, Amerikában és az európai országokban, de Kínában, Dél-Koreában és az ázsiai országokban is. A munkaerőhiány tekintetében a helyzet nyugaton nem olyan súlyos, mint Japánban, de mindenhol csökken a mezőgazdasági munkaerő.
A fő gondot azonban az élelmiszerhiány jelenti. Az ENSZ Élelmezési és Mezőgazdasági Szervezete (FAO) becslése szerint a világ össznépessége 2050-re eléri a 9,6 milliárd főt. Ahhoz, hogy ezt a népességet etetni tudjuk, meg kell dupláznunk az élelmiszer-termelést, mert a jelenlegi ütemben termelve biztosan nem lesz elég.
Egy további kiemelt terület az éghajlatváltozás által okozott időjárási anomáliák, például az intenzív felhőszakadások növekedése még a csapadékszegény területeken is. Az alacsony csapadékmennyiség a hagyományos európai mezőgazdasági modell egyik előfeltétele. Ezért amikor esik az eső, a nagy traktorok elakadnak, nem használhatók, és előfordul, hogy nem lehet elvégezni az idénymunkákat, és csökken a terméshozam. Másrészt nem lehet több embert felvenni, hogy ezt a munkát a kistraktorokkal elvégezzék. Ezért valószínű, hogy az autonóm traktorok iránt nagyobb lesz a kereslet.
- Úgy tűnik, hogy a munkaerő-megtakarítás és a racionalizálás közös globális területnek számít. Vegyük sorra azokat a megoldásokat, mezőgazdasági robotokat, amelyek most a fejlesztések középpontjában állnak.
- Jelenleg az összehangolt robotok, mint például a "multirobot", amelyet a Yanmar saját laboratóriumában fejlesztett ki, összehangoltan, tetszőleges számú egységben tudnak együtt dolgozni. Az egyes gépegységek óriásivá áttervezése helyett több gép koordinálása új ötlet. Bármennyi egység együttesen futtatható. Ez a technológia valamivel fejlettebb, mint a piacon bevezetett ember kísérte típus.
Összehangolt robotok – fotó: www.yanmar.com/global
Szamócabetakarítás
Az Utsunomiya Egyetem és a NARO által kifejlesztett szamócabetakarító robot egy olyan technológia, amely a gyümölcs megérintése nélkül képes betakarítani, a relatív színazonosítás és a szamóca érettségének és szárszögének felismerése alapján. Az eper megsérül, ha emberi kéz megérinti. Előnye, hogy a termék ára nem csökken, mert nem kell hozzáérni.
Ami a munkaerő-megtakarítást és a termelékenység javulását illeti, a robotok éjszakai működtetése lehetővé teszi a személyzet számára, hogy másnap reggel ellenőrizze a még be nem szüretelt gyümölcsöt.
"Robotizom"
A mezőgazdaságban a munkát inkább laza talajon végzik, mint kemény felületen, ami rendkívül megnehezíti a humanoid robotok alkalmazását. Bár a humanoid robotok nem életképesek, a közelmúltban népszerűvé váltak a gépi segédöltözetek. Elektromechanikával felszerelve egyedi megjelenésűek, megkönnyítik a nehezebb fizikai munkákat, például rakodást, kézi anyagmozgatást stb. A gyümölcsök és más nehéz termények cipelése mellett nagy várakozás előzi meg alkalmazásukat a termőterületeken vagy üvegházakban. A forgalmazás már megkezdődött.
Egy igazi kuriózum: autonóm permetezőcsónakok precíziós növényvédőszer-szóráshoz, akár nagy méretű rizsföldekhez is
A Noguchi laboratóriumban a növényvédő szerek permetezéséhez használt rádióvezérlésű hajók automatizálásán is dolgoznak. Programozott navigációs útvonalakat követnek az egyébként kézzel irányított elektromos kishajók. Ez a kutatás szintén a munkaerő-megtakarítását célozza meg, hogy a feladatot robotokra bízza. Bár ez a kutatás egy teljesen új terület, úgy tűnik, hogy lesz rá igény.
A rádióvezérlésű csónakok fő felhasználási területe növényvédelem szempontjából a nagy rizsföldek. Ahhoz, hogy elkerüljék a bajt, például egy betongátaknak való ütközést, a kezelőnek úgy kell manővereznie a csónakot, hogy követi az ültetvény szélén.
A csónak sokkal gyorsabban tud haladni, mégis gyalogtempóban kell mozognia. Ha majd a csónak képes személyzet nélkül, autonóm módon navigálni, akkor a csónak sebessége teljes mértékben kihasználható. Ezért lehetővé teszi a gazdálkodók számára, hogy más munkákat végezzenek a közelben, miközben a gátról figyelik a csónakot. Az autonómia és az automatizálás segít a technológia teljes képességének kiaknázásában, de az irányítás és felügyelet mégis emberfüggő.
Számunkra igazi különlegesség: robotcsónak rizsültetvények növényvédelméhez – fotó: www.yanmar.com/global
Szöveg: www.yanmar.com/global
