농업 로봇:전 세계 농부를 위한 혁신적인 도구

농업 로봇은 전 세계 농부들에게 유용한 도구임이 입증되었습니다. 농업을 자동화하고 개선하는 방법과 출처를 알아보세요.

농업은 산업혁명 이후 점점 더 기계화되고 자동화되었습니다. 인공 지능은 이 자동화를 훨씬 더 높은 수준으로 가져옵니다. AI의 사용은 현재 "정밀 농업"이라고 불리는 것과 교차합니다. 비료, 살충제, 제초제 및 물과 같은 투입물을 줄이는 동시에 수확량을 높이는 것입니다.

Statista에 게시된 보고서에 따르면 전 세계 농업용 로봇 시장은 2021년에 245억 달러로 추산됩니다. 2024년에는 745억 달러로 성장할 것으로 예상됩니다.

이 기사에서는 다음 주제를 통해 농업용 로봇을 탐구합니다.

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항공 영상 로봇

로봇 파종 및 살포

과일 및 야채 수확 로봇

묘묘장, 과수원 및 온실을 위한 자율 이동 로봇(AMR)

제초 로봇

로봇 온실

항공 영상 로봇

공중에서 작물을 검사하기 위해 공중 드론을 사용하는 것은 잘 확립되어 있습니다. 항공 영상은 작물의 건강과 토양 상태에 대한 귀중한 통찰력을 제공합니다. 작물 성장을 모니터링하는 데 허용되는 방법은 NDVI(정규화 차이 식생 지수) 지도를 사용하는 것입니다. 그러나 단순히 데이터를 수동적으로 조사하는 문제가 아닙니다. NDVI 데이터는 트랙터에 다운로드할 수 있습니다. 스마트 농장 장비는 데이터를 사용하여 비료 살포를 제어합니다.

선택할 수 있는 다양한 옵션이 있는 강력한 농업용 공중 드론 시장이 있습니다.

다음은 농업용 공중 드론을 구매할 때 고려해야 할 몇 가지 사항입니다.

농업용 공중 드론의 종류

농업에 사용되는 무인 항공기(UAV)에는 세 가지 주요 유형이 있습니다.

고정익 드론

고정익 드론은 비행기와 같은 날개를 가지고 있으며 종종 하나 또는 두 개의 프로펠러만 있습니다. 이러한 드론은 회전익 유형보다 더 오래 하늘에 머무를 수 있습니다. 오늘날의 광대한 농장에는 긴 비행 시간이 장점입니다. 그러나 이착륙을 위해서는 매끄러운 스트립이 필요하며 헬리콥터보다 조종하기가 더 어렵습니다.

로터리 윙 드론

회전익 드론에는 헬리콥터와 같은 블레이드가 있는 여러 개의 로터가 있습니다. 가장 일반적인 구성에는 4개의 로터(쿼드콥터) 또는 6개의 로터가 있습니다. 일부 드론에는 더 많은 것이 있습니다. 회전익 드론은 고정익보다 조종하기 쉽습니다. 수직으로 이착륙할 수 있기 때문에 착륙대가 필요하지 않습니다. 회전익 드론은 일반적으로 고정익 모델보다 저렴합니다.

하이브리드 드론

하이브리드 드론은 수직으로 이륙한 다음 비행 중에 글라이딩 모드로 전환할 수 있습니다. 따라서 그들은 다른 두 종류의 드론의 장점을 결합합니다. 하이브리드 드론은 고정익 드론의 비행 시간이 길고 회전익 유형의 사용 편의성을 약속합니다. 그러나 하이브리드 드론은 더 복잡하고 무겁고 더 비쌉니다. 이 기술은 다른 두 가지 유형만큼 성숙하지도 않습니다.

농업용 드론에 사용되는 센서 유형

드론이 운반하는 센서의 유형에 따라 수집된 정보가 결정됩니다. 다음은 가장 일반적인 센서 유형입니다.

RGB 카메라

RGB 센서는 트루 컬러 카메라라고도 합니다. RGB 센서는 빨간색, 녹색 및 파란색의 세 가지 구성 요소에서 빛을 감지하기 때문에 이름이 지정되었습니다. RGB 카메라로 생성된 이미지는 인간의 시각과 같습니다.

다중 스펙트럼 카메라

이름에서 알 수 있듯이 다중 스펙트럼 센서는 주파수 대역에서 빛을 감지합니다. 농업에 특히 유용한 두 가지 주파수 대역에는 적외선과 "빨간색 에지 대역"이 있습니다. 건강한 식물은 스트레스를 받은 식물보다 적외선을 더 강하게 반사합니다. 적색 에지 밴드는 적색 밴드와 적외선 사이에 있습니다. 빨간색 가장자리 밴드에 반사된 빛은 식물의 건강과도 밀접한 관련이 있습니다.

열

열화상 카메라는 식물 스트레스, 특히 수분 스트레스를 감지하는 데 도움이 됩니다.

라이다

광 감지 및 범위 센서는 위에서 언급한 다른 세 가지 유형의 센서보다 더 무겁고 더 비쌉니다. 지형 고도를 매핑하는 데 사용되며 유인 항공기에 더 자주 배치됩니다.

구매 vs. 구독 서비스

농부는 이점을 얻기 위해 공중 드론을 구입할 필요가 없습니다. 또한 항공 영상을 서비스로 제공하는 대행사와 계약할 수도 있습니다. 주기적으로 이미징을 수행하는 서비스에 가입할 수 있습니다. 서비스에 가입하는 것은 새로운 기술을 작동하는 방법을 배우는 데 시간을 할애하지 않으려는 사람들에게 매력적인 옵션이 될 수 있습니다.

농업용 항공 촬영 드론 제안 요청

로봇 파종 및 살포

파종 및 살포용 드론은 아직 새롭지만 상업적으로 이용 가능합니다. 농업용 차량의 유명 인사 중 일부는 이제 자율 분무 및 파종 드론을 제공합니다.

builtin.com의 기사에 따르면 이륙 시(화물 포함) 무게가 55파운드가 넘는 드론을 미국에서 비행하려는 UAV 조종사는 FAA(연방항공청)를 통해 특별 면제를 청원해야 합니다. 결과적으로 많은 드론 제조업체는 이러한 장애물을 피하기 위해 탑재량을 제한합니다.

파종 드론은 주로 덮개작물에 사용됩니다. 덮개작물을 심는 관행을 채택하는 것은 토양 건강 관행입니다. 덮개작물은 토양 침식을 제한하고 유출수의 오염을 줄이는 데 도움이 됩니다. 공중 드론은 트랙터와 농작물 살포기가 접근하기 어려운 곳에 파종하는 데 가장 적합합니다.

드론을 살포하고 파종할 때 탑재량은 중요한 요소입니다. 탱크의 크기와 스프레이 폭에 주의를 기울여야 합니다. 드론에는 충분히 강력한 배터리와 양력 기능이 있어야 합니다. 이러한 요소의 조합은 한 번에 몇 에이커를 살포할 수 있는지를 결정합니다.

보다 정교한 무인 항공기에는 UAV의 기지를 제공하는 현장 스테이션이 있습니다. 한 공급업체는 자동 탱크 재충전 기능이 있는 현장 스테이션을 제공합니다. 또한 현장 스테이션은 완전히 자율적으로 오래된 배터리를 새 배터리로 교체합니다.

고급 자율 분무 드론은 레이더 및 기타 센서를 사용하여 장애물을 피할 수 있습니다.

대부분의 드론은 배터리로 구동됩니다. 하지만 일부는 연료를 사용합니다. 연료는 탑재량과 비행 시간을 증가시킵니다.

농업용 공중 파종 및 살포 드론 제안 요청

과일 및 야채 수확 로봇

과일 및 채소 수확 로봇은 아직 프로토타입 단계에 있습니다. 그들은 큰 약속을 보여줍니다. 다양한 종류의 수확 로봇의 영상을 볼 수 있습니다. 그러나 오늘날 판매되는 제품은 거의 없습니다.

수확 로봇의 EoAT(End of Arm Tooling)는 작물의 종류에 따라 다릅니다. 예를 들어, 표면이 매끄럽고 밀랍인 고추는 흡입 컵으로 잡기에 매우 적합합니다. 토마토는 고추보다 더 약하기 때문에 로봇은 부드러운 손가락 그리퍼를 사용하여 과일을 잡아당길 때 비틀어 식물에서 분리합니다. 딸기는 훨씬 더 섬세하기 때문에 수확할 때 특별한 주의가 필요합니다. 예를 들어, 한 수확 로봇은 잡아당기는 동안 멍이 드는 것을 방지하기 위해 줄기 절단기를 사용하면서 품목을 잡습니다.

AI 지원 비전은 숙성을 감지하고 로봇 팔이 대상을 뽑을 경로를 계획합니다. 일부 수확 로봇에는 바퀴가 달린 바닥에 달린 관절 암이 있습니다. 다른 사람들은 철도로 여행하거나 군용 차량과 같은 트랙을 사용합니다.

특히 인상적인 수확 로봇 중 하나는 두 개의 공중 드론이 특징입니다. 드론은 전기를 공급하는 탯줄로 바퀴 달린 카트에 부착됩니다. 드론은 컴퓨터 비전을 사용하여 잘 익은 과일을 찾아 그리퍼로 따면서 카트 옆을 날아갑니다. 일단 선택되면, 드론은 작물을 카트의 빈에 넣습니다. 카트가 줄 아래로 이동하는 동안 카트에 연결된 드론은 필요에 따라 위치를 변경합니다.

아직 채택 초기 단계이지만 원칙 증명은 있습니다. 여러 공급업체 중에서 선택할 수 있는 것은 시간 문제일 뿐입니다.

오늘날에는 상업적 선택이 많지 않습니다. 한 가지 예외는 RaaS(Robotics as a Service)를 사용하여 수확 로봇을 제공하는 이스라엘 회사입니다. RaaS는 농부가 상당한 초기 투자로부터 해방됩니다. 농부는 Tevel에게 연락하여 에이커의 수와 작물의 종류를 알려줍니다. 그런 다음 수확 로봇 공급업체는 수확을 수행하기 위해 유닛을 배치합니다. 24시간 쉬지 않고 작업을 진행할 수 있으며 적은 노동력으로 더 빨리 수확할 수 있습니다. 이 서비스는 현재 이스라엘에서만 사용할 수 있는 것 같습니다. Tevel의 웹사이트는 내년에 스페인, 미국, 이탈리아에서 파일럿 프로그램을 실시할 것이라고 밝혔습니다.

과일 및 채소 수확 로봇 제안 요청

어린이집, 과수원 및 온실을 위한 자율 이동 로봇(AMR)

과일, 채소 및 화분에 심은 식물을 운반하기 위한 AMR은 상업적으로 이용 가능하며 선택할 수 있는 공급업체가 몇 군데 있습니다. 이 로봇은 농부의 조수로서 사람들이 더 높은 가치의 작업을 수행할 수 있도록 합니다.

종묘장에서 필수적이지만 피곤하고 시간이 많이 걸리는 작업은 화분에 심은 식물의 간격을 두는 것입니다. 작을 때는 관상용 덤불과 어린 나무를 가깝게 배치하여 사용 가능한 공간을 최대화할 수 있습니다. 성장하고 커지면서 그러한 식물은 무성하고 넓어질 공간이 필요합니다. 식물을 이동하여 간격을 두는 것은 AMR의 응용 프로그램입니다. 일부 공급업체는 이 응용 프로그램을 전문으로 합니다.

과수원의 경우 수확 위치에서 수집 지점으로 과일을 운반하는 것은 AMR에 대한 좋은 응용 프로그램입니다. AMR은 인간 피커를 자율적으로 따라가도록 지원합니다. 로봇은 작업자가 수확한 과일을 보관할 수 있는 쟁반이나 통을 운반합니다. 트레이가 가득 차면 로봇은 자동으로 수집 영역으로 이동합니다. 따라서 로봇은 그렇지 않으면 필요했을 보행을 제거합니다. 작업자가 계속 선택할 수 있도록 하여 생산성을 높입니다. 이런 종류의 로봇을 제공하는 공급업체가 있습니다.

종묘장, 과수원 및 온실에 대한 AMR 제안 요청

로봇 잡초

잡초를 죽이는 농업용 로봇은 상업적으로 이용 가능하며 여러 공급업체에서 제공합니다. 일부 제초 로봇은 가정 정원용입니다. 이 작은 로봇은 사람들의 가정을 위한 진공 청소기 로봇과 같습니다. 그러나 더 큰 농장을 지원하기 위한 로봇도 있습니다.

상업적 농업을 위해 일부 제초 로봇은 소량의 제초제를 사용합니다. 로봇은 작물 줄을 따라 자율적으로 이동합니다. 컴퓨터 비전을 사용하여 잡초와 작물을 구별합니다. 잡초가 확인되면 로봇 액츄에이터가 손을 뻗습니다. 소량의 살충제가 잡초에 직접 도포됩니다. 결과적으로 훨씬 적은 수의 화학 물질이 사용됩니다.

또 다른 접근 방식은 레이저를 사용하여 잡초를 제거하는 것입니다. 따라서 이 방법은 화학 물질을 사용하지 않으며 유기농 인증을 받았습니다.

일부 제초 로봇은 작업에 전력을 공급하기 위해 태양 전지판을 사용하는 반면 다른 로봇은 배터리나 디젤 연료를 사용합니다.

제초 로봇에 대한 제안 요청

로봇 온실

실내 농업이 확산되었습니다. 실내에서 자라는 것은 정밀 농업에 유리한 보다 통제된 환경을 제공합니다. 온실의 중요한 비용을 낮추는 것은 LED 조명입니다. 오늘날의 LED는 85% 적은 전력 소비로 백열 전구와 동일한 조도를 제공합니다. AI는 조명, 온도, 이산화탄소 및 습기를 제어합니다. 그리고 기후는 각 작물의 필요에 맞게 조정할 수 있습니다. Root AI에 따르면 이러한 통제는 에이커당 20배 이상의 작물을 재래식 방법보다 90% 더 적은 물로 생산할 수 있음을 의미합니다. 이 그림에 로봇의 노동력 절약 기술을 더하면 그 결과는 정말 혁명적일 것입니다.

수많은 실내 농업 회사에서 판매용 과일과 채소를 제공합니다. 그들의 주요 고객은 식료품 점과 레스토랑입니다. 그들의 기술은 판매용이 아닙니다.

그러나 일부 공급업체에서는 자동화된 온실을 설치하기 위한 장비를 판매합니다.

한 회사는 식료품점의 농산물 부서 내 진열장에 들어갈 수 있는 모듈식 시스템을 제공합니다. 상점에서는 고객에게 판매하기 위해 상추와 허브를 재배할 수 있습니다. 온실 회사의 시스템은 상업적 판매로 다양한 작물을 재배할 수 있는 수직 농장을 만들기 위해 확장될 수 있습니다. 이 회사는 또한 구성 요소를 판매합니다. 그들은 기후와 양분 흐름을 관리하기 위한 특별한 소프트웨어를 제공합니다. 전용 LED 램프를 구입할 수 있습니다. 그리고 순환 용액을 통해 식물에 영양분을 공급하기 위해 "비료" 장치를 구입할 수 있습니다.

판매용 실내 농업 솔루션을 제공하는 또 다른 회사는 새로운 접근 방식을 취합니다. 그들의 수경 농장은 선적 컨테이너 내부에서 작동하도록 설계되었습니다. 선적 컨테이너 아이디어는 적합한 건물을 구입하는 비용을 낮춥니다. 또한 농장을 이동식으로 만듭니다. 그들의 웹사이트에서 견적을 받아볼 수 있으며 ROI 계산기 기능이 있습니다.

실내 농업의 단점은 에너지 집약적이라는 것입니다. 결과적으로 그러한 농장은 과일과 채소와 같은 고부가가치 작물에 대해서만 경제적으로 의미가 있습니다. 그 안에서 밀이나 곡식을 재배하려고 하면 이익을 얻지 못할 것입니다. 그러나 실내 농업은 훨씬 더 높은 수확량을 제공합니다. 많은 작물에 대한 매력적인 투자 옵션이 될 수 있습니다.

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