CROP ROBOTICS 2022, ОД ДОЛИНАТА НА СМРТТА

Дали конечно почнуваме да гледаме усвојување на роботи кои штедат труд во земјоделството? Краткиот и неисполнувачки збирен одговор е „Зависи“. Несомнено, ние гледаме јасни знаци на напредок, но истовремено, гледаме јасни знаци за потребен поголем напредок. (Копија со висока резолуција на пејзажот.)

Претходно оваа година, Здружение на западни лозари произведени ан одличен извештај што ја истакна потребата од роботика во земјоделството. Тековните предизвици на трудот се, се разбира, главен двигател, но исто така се зголемените трошоци, идната побарувачка, влијанијата од климатските промени и одржливоста, меѓу другото. Употребата на роботиката во земјоделското производство е следната прогресија на повеќедецениската зголемена механизација и автоматизација за подобрување на растителното производство. Денешната роботика за култури може да се надоврзе на овие претходни решенија и да користи понови технологии како прецизна навигација, визија и други сензорски системи, протоколи за поврзување и интероперабилност, длабоко учење и вештачка интелигенција за да одговори на сегашните и идните предизвици на земјоделците.

Значи, што е Crop Robot?

Ние во Садот за мешање Вложувања за подобра храна создаваат различни пазарни пејзажни карти кои ја доловуваат употребата на технологијата во нашиот систем за храна. Нашата намера во создавањето на овие пејзажи е не само да претставуваме каде е примената на технологијата денес, туку, уште поважно, кон каде се движи. Така, додека го развивавме овој пејзаж за роботика за земјоделски култури за 2022 година, нашата референтна рамка беше да погледнеме надвор од механизацијата и дефинираната автоматизација на поавтономна роботика за култури. Овој фокус на „роботиката“ можеби го создаде најтешкиот предизвик за нас - дефинирањето на „роботот за сечење“.

Според дефиницијата на Оксфордскиот англиски речник, „Робот е машина - особено онаа што може да се програмира со компјутер - способна автоматски да изврши сложена серија на дејства“. Ако го оставиме земјоделството настрана за момент, таа дефиниција значи дека машината за миење садови, машината за перење алишта или термостатот што контролира клима уред, сите би можеле да се сметаат за роботи, а не работи што предизвикуваат „робот“ за повеќето луѓе. Кога го прашавме „Што е робот за земјоделски култури“ во нашите интервјуа за оваа анализа, темата „заштеда на работна сила“ се најде силно. Дали роботот за земјоделски култури мора да биде алатка за намалување на трудот? Ова е местото каде што нашата дефиниција за робот за култура нè започна по патеката „Зависи“?

• Ако машината само сензори или собира податоци, дали е доволно заштеда на работна сила за да се размислува за робот?
• Ако машината нема целосно автономен систем за движење наоколу - можеби само уред што го влече стандарден трактор - дали е тоа робот?
• Ако машината е само систем за автономна мобилност што не е дизајнирана за некоја специфична земјоделска задача за заштеда на работна сила, дали е тоа робот?
• Ако машината е беспилотно летало (UAV)/воздушен дрон, дали е тоа робот? Дали одговорот се менува ако има флота од дронови кои меѓу себе го координираат прскањето на полето?

На крајот, за целите на оваа роботска анализа на пејзажот, се фокусиравме на машини кои користат хардвер и софтвер за да ја согледаат околината, да ги анализираат податоците и да преземаат активности во реално време за информациите поврзани со функцијата поврзана со земјоделските култури без човечка интервенција.

Оваа дефиниција се фокусира на карактеристики кои овозможуваат автономни, а не детерминистички дејства. Во многу случаи, повторливата или ограничена автоматизација може да ја заврши задачата на ефикасен и економичен начин. Голем дел од постојните и незаменливи земјоделски машини и автоматизација што се користат на фармите денес би одговарале на тој опис. Сепак, сакавме конкретно да ги разгледаме роботските технологии кои можат да преземат повеќе непланирани, соодветни и навремени активности во динамични, непредвидливи и неструктурирани средини што постојат во земјоделското производство. Тоа значи поголема прецизност, поголема умешност и поголема автономија.

Пејзажот за роботика на култури

нашата Пејзаж за роботика на култури за 2022 година вклучува речиси 250 компании кои развиваат роботски системи за култури денес. Роботите се мешавина: некои што се самоодни, а некои не, некои што можат автономно да се движат и оние што не можат, некои се прецизни и некои што не се, и копнени и воздушни системи , и оние кои се фокусирани на внатрешно или надворешно производство. Општо земено, системите треба да понудат автономна навигација или прецизност потпомогната од видот или комбинација што треба да се вклучи на пејзажот. Овие вклучени области се означени со злато во графиконот подолу. Белите области не се автономни или не се комплетни роботски системи и не се вклучени во пејзажот.

Пејзажот е ограничен на роботски решенија кои се користат во производството на прехранбени култури; не вклучува роботика за одгледување животни, ниту за производство на канабис. Сегментите на расадникот и по бербата се исто така исклучени (но имајте предвид дека високо автоматизираните решенија за овие задачи се комерцијално достапни денес). Исто така, не се вклучени само сензорските и аналитичките понуди, освен ако не се дел од комплетен роботски систем.

Дополнително, вклучивме само компании кои ги обезбедуваат своите роботски системи комерцијално на други. Ако тие развиваат роботика само за сопствена внатрешна употреба или само нудат услуги, тогаш тие не се вклучени, ниту академски или конзорциумски истражувачки проекти, освен ако изгледа дека се упатуваат кон комерцијална понуда. Производните компании требаше да стигнат барем до фазата на прототип што може да се покаже во нивниот развој. Конечно, компаниите се појавуваат само еднаш на пејзажот, иако некои може да понудат повеќекратни или повеќекратни роботски решенија. Поставени се и според нивната најсофистицирана или примарна функција.

Пејзажот е сегментиран вертикално според системот за растително производство: култури со широки редови, специјалитет одгледувани на терен, овоштарници и лозови насади и затворен простор. Пејзажот е исто така сегментиран хоризонтално по функционална област: автономно движење, управување со културите и жетва. Во рамките на тие функционални области се поспецифичните сегменти на задачи/производ опишани овде:

Автономно движење

Навигација/Автономија – пософистицирани системи за автоматско управување со можност за вртење на предниот дел и автономни системи за навигација

Мал трактор/платформа – помали автономни трактори и носачи со големина на луѓе

Голем Трактор – поголеми автономни трактори и носачи

Внатрешна платформа – помали автономни носачи специјално за внатрешни фарми

Управување со земјоделски култури

Извидување и Извидување во затворен простор – автономни роботи за мапирање и извидување и воздушни дронови; имајте предвид дека роботите кои се појавуваат во други категории задачи/производи може да имаат способност за извидување покрај нивната примарна функција

Подготовка и садење – автономни роботи за подготовка на терен и садење

Апликација за дрон – прскање и ширење на воздушни дронови

Заштита од дрон во затворен простор – воздушни дронови за заштита на култури во затворен простор

Апликација и внатрешна апликација – автономна и/или апликација водена од видот, вклучувајќи системи за прецизна контрола врз основа на видот

Плевене, разредување и кастрење – автономно и/или визуелно водено плевење, разредување и кастрење, вклучувајќи системи за прецизна контрола врз основа на видот

Внатрешни Deleafing – автономни роботи за бришење на лозовите култури во затворен простор

Жетва

бербата – автономна и/или прецизна роботика за жетва специфична за земјоделскиот сектор

Некои од сегментите на задачи/производи, како што е Large Tractor, опфаќаат повеќе системи на култури, бидејќи роботските решенија во нив може да бидат применливи за повеќе од еден тип на култури. Позициите на логото во рамките на овие полиња со пејзаж не се нужно индикативни за применливоста на системот за сечење.

Разновидноста на понудите што се појавуваат на пејзажот е можеби најголемиот готово; Роботиката на култури е многу активен сектор за задачи и видови култури. Во областа на автономното движење, иако автономното управување е во широка употреба долги години, на пазарот штотуку влегуваат поцврста технологија за автономна навигација и целосно автономни трактори и помали платформи за повеќекратна употреба. Во Crop Management има мешавина од самоодни и заостанати и прикачени средства. Задачите за прецизна грижа за земјоделските култури со помош на видот, како што се прскање на место и плевење се области на тешка развојна активност, особено за помалку автоматизираниот сектор за специјални култури. Конечно, земјоделските култури со висока вредност, како што се јагодите, свежите домати на пазарот и овошните плодови се во фокусот на многу иницијативи за роботска берба. Како што е наведено, има многу активност; сепак, успешната комерцијализација е поретка.

Преминување низ Долината на смртта за да се постигне скала

Владата на Обединетото Кралство неодамна објави а пријавите што ја разгледува автоматизацијата во хортикултурата. Во извештајот тие ја вклучуваат графиката за анализа на животниот циклус на автоматизацијата прикажана подолу, која ја нарекуваат „Нивоа на подготвеност за технологија во хортикултурата“. Ако ги мапираме повеќе од 600 компании што ги истражувавме во нашата анализа, над 90 проценти од овие компании сè уште ќе бидат означени во фазата „Истражување“ или „Развој на системот“. Историски гледано, многу компании за земјоделска роботика не успеаја да успеат, пропаѓајќи во „Долината на смртта“. Само мал број компании достигнаа „комерцијализација“, фаза во која компаниите се обидуваат да го поминат опасното патување од успех на производот до деловен успех и профитабилност.

Постојат многу причини зошто ag роботиката има висока стапка на неуспех во достигнувањето на комерцијални размери. Во неговото јадро, беше многу тешко да се обезбеди сигурна машина способна да обезбеди вредност на земјоделецот еднаква со нероботско или рачно решение по исплатлива цена.

Меѓу техничките предизвици со кои се соочуваат компаниите за роботика на култури се:

1. Дизајн: Во раните денови, компанијата можеби ќе сака да го промени дизајнот на својот производ за да испроба нови работи. Но, во одреден момент кога ќе почне да се зголемува, треба да ја заклучи стандардизацијата до степен што е можно. Ажурирањето на распоредените системи останува континуиран предизвик.
2. Производство: Компаниите кои созреваат се движат од прилагодено кон стандардизирано производство. Една компанија со која разговаравме премина од самата изградба на машини, до само изградба на база, а потоа продавачите кои вршат подмонтирање. Сега тие дојдоа до точка на созревање што ниту еден член на тимот не допира клуч бидејќи целото производство го прават партнерите.
3. Доверливост: Метрика која вообичаено се користи е часови непрекинато работење, а скалирањето бара премин од „дефекти по милја“ до „милји по дефект“. Способноста да се справи со неповолните и непредвидливи услови на земјоделското производство ја влошува тешкотијата во создавањето сигурна машина. Како пример, едно лице раскажа за непредвидениот предизвик да се работи во лозја каде киселината од сокот од грозје го забрзува расипувањето на опремата.
4. Ракување: Во одреден момент од процесот на скалирање, персоналот на фармата ќе управува со машината без присуство на персонал за поддршка на давателот на роботски решенија. Во овој момент, често има празнини во знаењето за тоа како ефикасно да се ракува со машината што треба да се решат. Чекор во зголемувањето е обучување на персоналот на фармата да ракува со машините.
5. Услуга: Друга метрика што ја слушнавме беше за намалување на барањата за ресурси за поддршка на услуги: Како може една компанија за роботика да се префрли од тоа да има X број на луѓе кои поддржуваат единечна единица на тоа што едно лице поддржува Y број на различни единици?

Последниот технички аспект на скалирањето е леснотијата со која платформата може да се модифицира за да опслужува повеќе култури или повеќе задачи. Просторот е сè уште толку рано што немаме толку многу податоци за технологијата за пренамена за повеќе култури/задачи. Сепак, тоа е нешто што многу компании очигледно бараат да докажат за да ги надпродадат клиентите или да ги убедат инвеститорите дека имаат потенцијал да му служат на поголем пазар.

Слушнавме од бројни роботизирани стартапи и инвеститори дека прво треба да се решат технолошките предизвици, а потоа да се решат економските и деловните предизвици. Реалноста, се разбира, е дека успешен развивач на роботски решенија за земјоделски култури мора да се соочи истовремено со неколку предизвици: одржување на бизнисот додека рафинирање на соодветниот производ на пазарот за да добие клиенти кои плаќаат; рафинирање на усогласеноста на производот-пазарот додека се одржува интересот на инвеститорите; и одржување на ангажманот на земјоделските клиенти.

На деловната страна, се обидовме да идентификуваме кога некоја компанија може да тврди дека поминала низ „Долината на смртта“. Една група со која разговаравме многу едноставно рече дека треба да се постават три клучни деловни прашања:

1. Можеме ли да го продадеме?
2. Дали побарувачката ја надминува понудата?
3. Дали економијата на единицата функционира за сите страни?

Одговорот на прашањето „Дали можеме да го продадеме?“ обично се изедначува со тоа кога и дали роботот може да ја изврши задачата на исто ниво со човекот - споредливи перформанси за споредливи трошоци. Тие перформанси јасно се разликуваат според културата и задачата. Како пример, постоеше општо заедничко чувство дека „бирањето“ е најтешката задача што треба да се постигне на исто ниво со времето, точноста и цената на човекот.

Една нишка што се појави во нашите разговори е дека многу фармери можеби сè уште не го гледаат долгорочниот потенцијал на она што роботите можат да го направат во земјоделството. Тие ги гледаат (и ги ценат) само како начин да ги заменат задачите што ги прави човекот - но не гледаат какви поефикасни пристапи надвор од можностите на луѓето би можеле да се овозможат со овие моќни платформи.

Во нашите дискусии испитавме дали деловниот модел на компанија за роботика за земјоделски култури направи значителна разлика во тоа дали тие би можеле да го продадат. Одговорите беа широки за тоа дали има корист од моделот „Роботиката како услуга“ (RaaS) наспроти моделот за купување/наем на машина. Нашиот нето заклучок во врска со деловните модели е дека, иако може да биде поволно да се понуди „Роботика како услуга“ (RaaS) во раните фази од развојот на компанијата, на подолг рок компаниите треба да планираат да работат и под услов / закуп и модел RaaS. Предностите на RaaS во раните денови се во тоа што тие 1) му дозволуваат на земјоделецот да „се обиде пред да купите“ што ја намалува сложеноста и цената, и на тој начин ја намалува бариерата за усвојување и 2) нуди стартување за поблиска соработка земјоделците да ги разберат проблемите и да ги идентификуваат потенцијалните нови предизвици за решавање.

Многу стартапи прерано ги „јапнаа“ своите решенија, пред да можат да ги совладаат многуте сложености поврзани со успешното работење на пазарот. Оваа „возбуда“ предизвика многу фармери да бидат преплавливи за роботиката на земјоделските култури воопшто. Земјоделците само сакаат (и треба) работите да функционираат и многумина можеби биле изгорени во минатото со усвојување технологии кои не биле целосно зрели. Како што рече еден стартап, „Тешко е да ги натераш да го разберат итеративниот процес“. Сепак, земјоделците се познати и како решавачи на проблеми и многумина продолжуваат да се ангажираат со стартапи за да помогнат во зрели решенија.

Се разбира, „Можеме ли да го продадеме?“ прашањето навистина треба да се прошири на „Дали можеме да го продадеме и поддржиме?“. Интересен момент што треба да се следи помеѓу актуелните компании и добавувачите на нови решенија ќе биде зголемувањето на стартапите и потребата што произлегува од тие компании да имаат исплатлив канал за продажба и услуги. Актуелните продавачи, се разбира, ги имаат тие канали, а John Deere и GUSS Automation најавија токму такво партнерство.

Како земјоделците, инвеститорите, исто така, одат рака под рака со стартап за роботика што ја преминува Долината на смртта. Чувството на инвеститорите кон земјоделската роботика е измешано. Од една страна, постои признание дека нема забележителни излегувања на профитабилни стартапи во овој простор (наспроти оние што имаат само посакувана технологија). Од друга страна, постои признание дека прашањата за трудот во земјоделството стануваат се поакутни и дека овојпат би можеле да се реализираат големи потенцијални пазари. Инвеститорите, исто така, гледаат дека квалитетот на технологијата и стартап тимовите се подобрија во последните неколку години.

Охрабрувачки е да се видат повеќе инвеститори кои гледаат во просторот отколку пред неколку години, пишуваат поголеми проверки во подоцнежните кругови и инвестираат со високи вреднувања. Инвеститорите, исто така, ги разбираат предизвиците подобро од порано за да можат да разликуваат помеѓу сегментите што ги таргетираат програмерите, на пр., тешкотијата на бербата на отворено поле наспроти извидувањето во стаклена градина.

Што ни дава оптимизам Crop Robotics прави напредок?

Значи, со оглед на горенаведеното, зошто се чувствуваме оптимисти дека роботиката на земјоделските култури прави здрав напредок? Од повеќе причини, Долината на смртта можеби не е толку широка ниту фатална како што беше во минатото за компаниите во овој простор.

Надвор од растечката потреба за решенија за заштеда на работна сила во земјоделството, ние сме оптимисти дека роботиката на земјоделските култури напредува едноставно поради основниот технолошки напредок што се случи во последната деценија или така. Повторно и повторно во интервјуата што ги правевме, слушавме фрази слични на „ова не би било можно пред една деценија“. Некој отсечно изјави дека пред неколку години „машините не биле спремни“ за условите на земјоделството. Големи подобрувања во основната компјутерска технологија, пристапноста и перформансите на системите за компјутерска визија, способностите за длабоко учење, па дури и автоматизираните системи за мобилност изминаа долг пат во последните десет години.

Покрај подобрената технолошка база, има повеќе искусни таленти отколку пред една деценија и тој талент носи низа искуства од целиот пејзаж на роботиката, вклучително и увид во скалирањето до успехот. Во овој поглед, роботиката за земјоделски култури може да ги искористи пошироките, подобро финансирани простори за роботика на самоуправувачките возила и автоматизацијата на магацините. Подеднакво важно, повеќето од тимовите кои забележуваат успех вработуваат комбинација од експерти за роботика и експерти за фарми. Минатите тимови за роботика на ag можеби имаа технолошка моќ да развијат решение, но можеби не го разбраа пазарот на ag или реалноста на земјоделските средини.

Ние сме, исто така, оптимисти бидејќи длабочината и широчината на роботските решенија за земјоделски култури се прошируваат, како што е илустрирано со бројот на компании застапени на нашиот пејзаж. И покрај тоа што големите фарми за земјоделски култури - како оние во Средниот Запад на САД - се веќе високо автоматизирани, па дури и масовно имаат усвоено роботски системи за автоматско управување, многу јасен показател за напредокот е дека гледаме поразновидна група роботски решенија за земјоделски култури отколку со години. минатото.

На пример, новите роботски платформи успешно преземаат задачи за заштеда на труд кои се со скромна тежина. Можеби најдобриот пример за ова е GUSS автономен распрскувач кој може да работи во овоштарници. Самонапојуваната GUSS машина се движи автономно и може селективно да го прилагоди своето прскање врз основа на неговите ултразвучни сензори. Тој достигна комерцијален обем. Исто така, почнуваме да гледаме повеќе решенија насочени кон земјоделците кои биле недоволно опслужени со решенија за автоматизација за заштеда на работна сила, како што се операциите на помали фарми или специјалните системи за земјоделски култури. Примери за ова се Неми, Наио or фарма-нг. И на крај, гледаме развој на „паметни алатки“. Со тоа што нема да го преземете товарот за развој на автономно движење, овие решенија може да се повлечат зад трактор за да се фокусираат на сложени земјоделски задачи како што се селективно плевење и прскање со визија. Вердент, На фарма Јаглеродна роботика се примери за ваков вид на решение.

Еден охрабрувачки тренд што исто така го гледаме е улогата на актуелните даватели на земјоделска опрема, особено кај специјалните култури. Џон Дир (Сина река, Роботика со знаме на мечка) како и Case New Holland (Равен индустрии) сигнализираа подготвеност да се купат компании од областа на роботиката на културите за да се надополнат нивните тековни внатрешни напори за истражување и развој. Јамаха Тојота, преку нивните ризични фондови, исто така покажаа желба за партнерство и инвестирање во просторот. Останува да се види прашањето дали другите актуелни играчи на опрема имаат подготвеност да инвестираат во збир на технологија и талент потребни за да се донесат роботски решенија на пазарот.

Гледајќи напред

Двигателите за зголемена автоматизација во земјоделството се лесно очигледни и веројатно ќе продолжат да се зголемуваат со текот на времето. Така, постои голема можност за роботски решенија кои можат да им помогнат на земјоделците да ги ублажат нивните производствени предизвици. Односно, сè додека тие решенија функционираат добро и по разумна цена во реалниот свет на комерцијални фарми. Како што забележавме додека го истражувавме пејзажот, има импресивен број компании кои се фокусирани на развивање решенија за роботика на земјоделски култури низ широчината на системи и задачи на земјоделските култури и со поголем комерцијален фокус од минатите проекти. Сепак, пазарот продолжува да се чувствува рано бидејќи компаниите продолжуваат да се движат низ тешкиот процес на создавање и имплементирање на робусни решенија во обем за оваа предизвикувачка индустрија. Сепак, сега има повеќе простор за оптимизам и поопиплив напредок отколку кога било досега. „Долината на смртта“ на Crop Robotics, која не успеаја да ја поминат толку многу стартапи, се чини дека станува се помалку широка и застрашувачка во голем дел поради големата брзина на технолошкиот напредок. Додека роботската револуција во растителното производство е веројатно сè уште малку време, ние гледаме ветувачка еволуција и очекуваме да видиме поуспешни роботски компании за земјоделски култури во не толку далечна иднина.

Благодарност

Би сакале да им се заблагодариме на Универзитетот за Калифорнија за земјоделство и природни ресурси Лозата за нивниот силен интерес за роботиката на земјоделските култури и нивната континуирана поддршка на овој проект. Ви благодариме на Сајмон Пирсон, директор на Линколн Институт за земјоделско-прехранбена технологија и професор по агро-прехранбена технологија, Универзитет во Линколн во ОК за неговите сознанија и употребата на графиката од извештајот за преглед на автоматизација во хортикултурата. Ви благодариме на Волт Дафлок на Западната асоцијација на одгледувачи за споделување на неговата детална перспектива на секторот ag роботика. Што е најважно, би сакале да им оддадеме признание на сите стартапи и иноватори кои неуморно работат за да ја направат роботиката на земјоделските култури многу потребна реалност. Посебна благодарност до оние претприемачи и инвеститори кои разговараа со нас и дадоа уникатен поглед на предизвиците и возбудата на бизнисот со роботизирани култури.

Биос

Крис Тејлор е виш консултант на Садот за мешање тим и потроши повеќе од 20 години на глобална ИТ стратегија и развојни иновации во производството, дизајнот и здравството, фокусирајќи се неодамна на AgTech.

Мајкл Роуз е партнер во Садот за мешање Вложувања за подобра храна каде што носи повеќе од 25 години нурнати во создавање на нови вложувања и иновации како оперативен извршен директор и инвеститор во секторите Food Tech, AgTech, ресторани, Интернет и мобилни телефони.

Роб Трис основана Садот за мешање да ги поврзе иноваторите од храна, земјоделство и ИТ за лидерство во размислување и акција и Вложувања за подобра храна да инвестираат во стартапи кои користат ИТ за позитивно влијание во Agrifoodtech.