بخشی از مقاله
چكيده:
كشاورزي يكي از اساسي ترين صنعت در جهان بعنوان منبع تامين غذا شناخته شده است و نقش اتوماسيون در اين بخش به جهت افزايش بازدهي و كاهش هزينه هاي توليد بسيار ضروري مي باشد. توسعه سنسورها و ميكروكنترلها و وسايل مكانيكي و توسعه سيستمهاي اتوماتيكي سبب تشويق محققين براي استفاده از روباتها در عمليات كشاورزي شده است.
در اين تحقيق پژوهشهاي انجام گرفته در زمينه كاربرد تكنولوژي روبات در كشاورزي و باغباني مورد بررسي قرار گرفته است. نتايج اين تحقيقات نشان داد كه مي توان مديريت بهينه اي درعملياتهاي كشاورزي با استفاده از روباتها ايجاد كرد و علاوه بر حفظ تراكم خاك، بسياري از هزينه هاي توليد را كاهش داد.
١-مقدمه:
كشاورزي از قديمي ترين و اقتصادي ترين فعاليت بشري مي باشد و به عنوان منبع تامين غذا نقش حياطي در جهان دارد . جمعيت جهان در حال عبور از هفت بيليون نفر است و انتظار مي رود تا سال ٢٠٥٠ به نه بيليون نفر برسد. اين يك چالش جهاني در ارتباط با زمين و منابع در دسترس را نشان مي دهد. يافته هاي اخير نشان مي دهد كه هر فرد جهت تغذيه نياز به ٢ /١ ايكر - ٨ ,٤٠ مترمربع - زمين دارد . - Ciampietro and Pimentel 1994 - كل اراضي جهان ١٤٩ بيليون كيلومتر مربع است كه حدود ١٢% - ١٨% قابل استفاده براي كشاورزي مي باشد .
اگر ٢/١ ايكر زمين را براي هر شخص در نظر بگيريم و از طرفي ٢٧ بيليون كيلومتر مربع زمين قابل كشت وجود داشته باشد، فقط مي توان غذاي ٥/٥ بيليون نفر را فراهم كرد كه اين شرايط براي حال و آينده بحراني است. از ديدگاه واقع بينانه، جهت جلوگيري از اين مشكل چند راه وجود دارد: ١- كاهش جمعيت ٢- افزايش زمينهاي زراعي ٣ - افزايش بازدهي توليد به ازاي هر ايكر.
دو روش اول بطور واضح غير قابل اجرا مي باشند اما جهت افزايش بازدهي عملكرد در يك دوره منطقي از زمان نياز به روشهاي كشت جديد، سرمايه گذاري، تحقيق و دستاوردهاي جديد داريم. راه حل هاي ممكن شامل پيشرفت در مديريت علف هاي هرز، بهبود بازدهي آبياري، پيشرفت در تحقيقات ژنتيكي و توسعه مديريت دقيق محصول مي شود
بهره وري از زمينهاي كشاورزي از سالهاي ١٩٨٢ تا ٢٠٠٧ از ٥٤% به ٥١% افت پيدا كرده است . كاركارگري ٣٠% كاهش يافته است اما توليد ٥٠% افزايش يافته است - . - O"Donoghue et,al. 2011 در اين دوران پذيرش تكنولوژي هاي جديد نيز افزايش يافته است.
سنسورهاي گياه و خاك متناسب با كشاورزي توسعه يافته اند . در اين دهه GPS جهت موقعيت يابي و هدايت و همچنين روباتهاي كشاورزي جهت انجام عمليات مختلف كشاورزي به عنوان يكي از گرايش هاي توسعه اتوماسيون در كشاورزي مورد توجه قرار گرفته و پيشرفت سريعي داشته است. هزينه كارگري بالا در كشورهاي توسعه يافته، عدم مهارت كافي كارگران در كشورهاي در حال توسعه بزرگترين فرصت را جهت بكارگيري روباتها در عمليات كشاورزي فراهم كرده است - Shrinivas. R, 2012 - .روبات هاي كشاورزي به عنوان يك زمينه تحقيقاتي جذاب از نقطه نظر طراحي از سال ١٩٨٠ مورد بررسي قرار گرفته است
تلاشهاي زيادي جهت معرفي روبات يا ماشينهاي نيمه اتوماتيكي در بسياري از فعاليت هاي كشاورزي مانند كاشت، كنترل علف هاي هرز، آشكارسازي عملكرد، كنترل آفات و بيماري و برداشت محصولات صورت گرفته است و بسياري از آنها درمرحله تحقيق ميباشند , استفاده از روباتها مي تواند بسياري از مشكلات پايدارعملياتي در مديريت فرايندهاي مزرعه اي را حل كند - Fumagalli et al., 2012 - .اما بحث ايمني در بكارگيري آنها بايد مورد توجه قرر گيرد
كاربرد روبات ها به جهت صرفه جويي در دستمزدهاي كارگري و بخصوص در عملياتي مانند سم پاشي كه سلامت كارگران بخطر مي افتد در حال گسترش است.
٢-تفاوت بين تكنيكهاي سنتي و مكانيزه شده:
روشهاي سنتي به قدرت انسان براي آماده سازي زمين، كاشت ، كنترل علف هاي هرز و چيدن ميوه و .. وابسته است. انسان مجبور به كار در محيط هاي خطرناك مانند سم پاشي و كود پاشي جهت كنترل آفات و بيماري هاي گياه مي باشد. تراكتورها خاك را فشرده مي كنند و از طرفي قادر به تشخيص گياه و خاك مجاور هم نمي باشند . اما با كاربرد اتوماسيون در كشاورزي و استفاده از روبات اين مشكلات مرتفع گرديد.همه كارهايي كه انسان انجام مي دهد را مي توان در غالب برنامه به روبات داده شود و روبات مي تواند آفات و بيماري گياهان را تشخيص دهد. از طرفي داشتن وزن سبك و عدم فشردگي خاك و قابليت استفاده براي تمام مراحل رشد گياه و مراقبت از گياه از مزايايي ديگر روبات ها مي باشد
٣ - انواع روبات ها:
روباتها بر اساس شرايط و نوع محصول به روباتهاي كشاورزي و روباتهاي باغباني تقسيم مي شوند و بسته به موقعيت و شرايط بكار گيري بصورت ثابت يا سيار ساخته مي شوند . - van Kollenburg-Crisan et al ., 1998, .Papadopoulos and Sarkar, 1997 - روباتهاي همچنين بر اساس سيستم بينايي به سيستم هاي تشخيص دهنده و سيستم هاي بازرسي تقسيم بندي مي شوند.
٣-١-روبات هاي كشاورزي:
يكي از مشكلات عمده استفاده از نيروي انساني در عمليات كشاورزي خستگي و كاهش بازدهي در كار مداوم مي باشد اما روباتها قادر به كار پيوسته تحت هر شرايط محيطي و كاري بدون خستگي مي باشند. ديمتر يك نوع روبات كشاورز جهت كار در مزارع براي كم كردن كار كارگري در مزرعه مي باشد اين اسم از الهه كشاورزي يونان گرفته شده است. از اين روبات در برداشت گندم و جو استفاده مي شود و داراي دوربيني جهت تشخيص محصول ازغيرمحصول براي هدايت و كار خود مي باشد .
اين روبات بوسيله سيستم كنترل خود يك مسير را با دقت ٣ سانتي متر دنبال مي كند بنابراين بصورت اتوماتيكي كار هدايت خود و برداشت محصول را بدون نياز به انسان - فقط در حد ناظر - انجام مي دهد - Koteswara Karthik .& Ravi Chandra, 2014 - كار كردن در مزرعه همواره با شرايط نامناسبي مانند محدوديت در فضاي كاري و سطوح ناهموار درگير مي باشد .
توسعه تكنولوژي هاي جديد كنترل علف هرز مي تواند تلاش كارگري را ٥٠ تا ١٠٠ در صد و همچنين استفاده از سموم شيميايي در كنترل علف هاي هرز را ٧٠ تا ١٠٠ در صد كاهش دهد - Bak& Jacobsen. 2003 - در اين راستا نمونه از روبات جستجوگر علف هرز چهار چرخ توسط مركز تحقيقات كشاورزي Danish ساخته شد كه وظيفه آن حركت در مزرعه و پيدا كردن و حذف علف هرز مي باشد اين روبات داراي سيستم بينايي مي باشد كه رديف گياه را تشخيص داده و بطور دقيق خود را بين رديف محصول هدايت مي كند وعلف هاي هرزي كه بين رديف روييد ه اند را شناسايي و توسط كج بيلي از خاك جدا مي كند.
١- روبات كشاورزي
٣- ٢-روباتهاي برداشت ميوه :
اصول اوليه روباتهاي برداشت از اوايل دهه ١٩٨٠ شروع شده است . تكنيكهاي مختلفي براي برداشت ميوه توسعه يافته اند بطوري كه امروزه روباتهاي برداشت ميوه توسط شركتهاي بزرگ ساخته شده اند. در ساخت اين روبات ها توجه به خواص فيزيكي و فيزيولوژيكي ميوه تازه و نياز به توجه بيشتر جهت عدم آسيب رساندن به محصول در حين برداشت بسيار ضروري مي باشد
روباتها بايد به تمام نقاط درخت جهت برداشت ميوه دسترسي داشته باشند . و رفتاري هوشمندانه مانند انسان در پردازش تصوير و بينايي و لمس كردن را داشته باشند. روباتها مي توانند با استفاده از پردازش تصوير و اطلاعات برنامه ريزي شده در حافظه شان ميوه را از شاخه و برگ تشخيص دهند و توسط بازوها و انگشتان خود اقدام به برداشت ميوه كنند.
