Tarımda otomasyonla ilgili son teknolojiyi birçok gelişmeler yaşanmıştır. Bu tarımdaki otomasyona yönelik gelişmeler hassas tarıma odaklı, yeni teknolojileri hassa tarım uygulanmalarında, otomatik ekim ve hasat için öneriler olarak iki bölüm halinde ele alınabilir.
Hassas Tarım Alanında Otomasyon
Hassas tarım olarak da bilinen tarım şekli, tarımsal üretimin tüm yönleriyle ilişkili mekânsal ve zamansal değişkenliği yönetmek için farklı teknolojilerin uygulanmasına dayanan bir çiftlik yönetimi kavramıdır. Ana hedefi hem mahsul performansının hem de çevresel kalitenin iyileştirilmesidir. Hassas tarım metodolojileri uygulandığında elde edilen ekonomik ve çevresel faydaları doğrulamıştır. Bununla birlikte, akademik araştırmalar ve profesyonel raporlar, bu teknolojilerin benimsenme oranının hala düşük olduğunu göstermektedir.
Dahası, tam bir kavram olarak hassas tarımı kullanmak yerine, bildirilen uygulamaların çoğu bu teknikleri belirli ihtiyaçları çözmek veya çiftçilerin bilgilerindeki önemli boşlukları doldurmak için kullanılmaktadır. Ek olarak, tarım bilimcileri KA geliştirmede lider rol oynasalar da, mühendisler KA uygulamalarını uygulamak için gereken teknolojileri sağlamak için özenle çalıştılar. PA için mühendislik yenilikleri, sensörlerin, kontrollerin ve uzaktan algılama teknolojilerinin geliştirilmesini içerir.
Otonom mobil robotlar, çeşitli saha operasyonlarında kullanılabilir. Yüksek miktarda verinin yakalanmasını ve işlenmesini kolaylaştırmak için kullanılabilirler ve yalnızca bireysel tesis düzeyinde değil, aynı zamanda tam saha düzeyinde de çalışmak için gereken yetenekleri sağlayabilirler. Gelecekte mevcut olabilecek ekim ve tohumlama, ot ayıklama, keşif, gübre uygulaması, sulama ve hasat için kullanılacak otonom platformları bu kapsamda çalışmalardır. Hassas tarımda en yaygın kullanılan robotik teknoloji, araç yönlendirme ve otomatik yönlendirme sistemleridir. Bunun nedeni, ek bileşenlerin veya karar destek sistemlerinin entegrasyonuna gerek kalmadan ekonomik faydaların kolayca elde edilebilmesidir. Bununla birlikte, özellikle uzaktan algılama, sensörlerin ve kontrollerin geliştirilmesi ile ilgili diğer teknolojiler de agronomistleri ve mühendisleri birleştiren ekipler tarafından kullanılmaktadır.
Tohumlama ve Hasat Alanında Otomasyon
Servis robotiklerinin bakış açısıyla ilgili olarak, tarımsal mekanizasyonun uygulanmasını ve mevcut teknolojilerini ve büyük ölçekli amaçlar için sınırlamalarını değerlendirme çalışmaları yapılmıştır. Çalışma, tarım robotlarında tarla ve mahsul haritalama, toprak örnekleme, mekanik ekim makineleri ve biçerdöverlerde artan düzeyde teknolojik ilerleme olduğunu göstermektedir. Aynı yaklaşımı gelecekteki eğilimleri ve otomatik tarım makinelerinin olası benimsenmesini göstermektedir. Bu çalışmanın sonuçları, en yüksek iş yükü işlemlerini azaltmak için otonom ve yarı otonom sistemlere olan ilginin arttığını göstermektedir: bunlar da toprak işleme, tohumlama ve hasattır.
Tohumlama ve hasat robotlarının artan gelişimini desteklemek için, ilgili senaryolarda otonom mobil robotu sürmek için yeni stratejiler önerilmektedir. seralarda robot navigasyonu için yaygın teknikler hakkında küçük bir inceleme yapar ve makine öğrenimine dayalı bir metodoloji önerir. Tohumlama, dikim ve hasat süreçlerinde manipülasyon görevlerinin önemi nedeniyle, manipülatör hareket stratejisi de birkaç yazar tarafından tartışılmıştır. Ancak, genellikle yol planlama algoritmalarını belirtmezler; En yaygın yaklaşım, pozisyon tabanlı kontrol ve görsel geribildirim kontrolü ile son efektör istenen pozisyona doğrudan yer değiştirmedir.
Görev planlama stratejileri yalnızca birkaç araştırmacı tarafından incelenmiştir. Genellikle, hasat görevi bir meyve toplamakla sınırlıdır, geri kalanını toplamak için gereken planlamadan kaçınılır. Yine de, problem iki açıdan incelenebilir: bir sahnedeki tüm meyveleri toplamak için kapsama yolu planlaması veya bir meyveden diğerine geçmek için zaman minimizasyonudur. Engel tespiti ve önlenmesi, eşit derecede az sayıda yazar tarafından incelenmiştir. Yol planlama algoritmalarına ek olarak engel tanıma sayesinde çözüme büyük bir karmaşıklık eklenmiştir. Son efektördeki çarpışma sensörleri ile engel algılamasında birkaç yaklaşım temel alınmıştır.
Seralarda otomatik faaliyetler için teknolojilerin kullanımına ilişkin bir inceleme çevresel ölçümler için kablosuz sistemlerin artan bir şekilde uygulanmasını göstermektedir. Ek olarak, çalışma meyve toplama ve ekstraksiyonu için robotik sistemler geliştirmek için önemli sayıda araştırma çalışmasının amaçlandığını göstermektedir. Ayrıca, araştırma topluluğu sağlam meyve tanıma tekniklerini geliştirmek için çok çaba sarf etmiştir; dahası, ticari bir uygulamaya geçmek için dikim ve hasat robotlarının toplama kabiliyetlerini geliştirmek için büyük bir ihtiyaç vardır.
Görme kontrol teknikleri ve bunların meyve veya sebze hasat robotlarındaki potansiyel uygulamaları hakkında bir inceleme meyve tanımlama ve yerelleştirme, yazarlar tarafından incelenen en yaygın sorundur. Meyve olgunluğunun tanımlanması gibi, çok sayıda yaklaşım RGB kameralara ve ayrıca renk ve şekil tanımaya dayanmaktadır. Bu tür bir teknoloji ile daha fazla bilgi elde edilebilmesine rağmen, çoklu spektral yıldırım üzerinde daha az çalışılmaktadır. Bir sonraki karmaşıklık düzeyi, 3 boyutlu bir alanda meyve konumunu hesaplamak için stereo görüş sistemlerinin ve LIDAR’ın uygulanmasını içermektedir.
Bu amaca ancak robotik sistemlerin çeşitlendirilmesi ve uzmanlaşması ile ulaşılabilir. Hasat görevlerinde daha iyi sonuçlar elde etmek amacıyla, daha yeni ve daha hassas sensörlere ihtiyaç vardır. Araştırmacılar yarı veya tam otomatik robotik hasatta kullanılan modern sensör sistemlerini incelemektedir. Araştırmaları, çeşitli teknoloji türlerinin ve sensör füzyonunun entegrasyonunun meyve tanıma ve yerelleştirme faaliyetlerinde hassasiyeti nasıl artırabileceğini göstermektedir.
Son yıllarda robotlar tarımda kendi yerlerini buldular. Bu bölüm, ana uygulama alanlarını (hassas tarım, seracılık ve tohumlama ve hasat) ele alır, bu uygulamalarda kullanılan hava, zemin ve özel robotları analiz eder ve hassas tarım ve seracılık ile ilgili iki araştırma projesini açıklar. Bu bölümlerin ana sonuçları aşağıda özetlenmiştir.
Hassas tarım, mahsullerin mekansal ve zamansal değişkenliği hakkında bilgi edinmek için birden fazla teknolojiyi uygulamaya çalışır. Diğer teknolojilerin yanı sıra, tarlaların haritalarını oluşturmak ve yabani otları veya sulama eksikliklerini tespit etmek için hava robotlarının kullanılması ve bitkilere doğru tedaviler uygulamak için yer robotlarının uygulanması da belirtilmelidir. Buna ek olarak, sera tarımı, ekin koşullarının kontrolü ve bitkilerin sulama ve püskürtülmesi için önemli olan çevresel değişkenlerin izlenmesi gibi çok sayıda görev için robotlar içermektedir. Son olarak, tohumlama ve hasat için robotların kullanımı gelişimin daha önceki bir aşamasında olmasına rağmen, bir dizi algılama, konumlandırma ve kavrama tekniği geliştirilmiştir.
Tarımda en çok kullanılan robotlar İHA’lar ve UGV’lerdir. Hava robotları genellikle irtifadan yararlanılarak tarlaların bilgilerini elde etmek için uygulanır. İlk tarımsal hava robotları sabit kanatlı İHA’lar olmasına rağmen, günümüzde çoklu rotorlar esnekliklerinden dolayı daha popüler. Öte yandan, yer robotları genellikle ekinlere etki etmek için kullanılır. En yaygın konfigürasyonlar tekerlekli ve paletli robotlardır ve en alakalı sorunlardan bazıları seçilen konum ve navigasyon algoritmalarıdır. Bununla birlikte, küresel veya biyo-esinlenmiş robotlar gibi diğer tasarımlar ve tek robotlu olanlardan daha ileri gidebilen çoklu robot sistemlerinin kullanımı da ilgi çekiyor.
Robotların tarımda uygulanmasını ele alan iki farklı projeyi özetlemektedir. RHEA projesi, tarlalardaki yabani otları bulmak için hava robotları ve üzerlerine yerel tedaviler uygulamak için yer robotları kullanmaktadır. Bunun yanında diğer proje, çevresel değişkenlerin ölçümlerini almak için seralarda yer ve hava robotlarını tanıtmaktadır. Bu deneyimler, robotların hareket eden duyusal ve çalıştırma sistemleri olarak potansiyeli ile yapılandırılmamış navigasyon zorlukları, heterojen filolar ile işbirliği gücü ve robotların özerkliğinin getirdiği sınırlamalar gibi bir dizi ders çıkarılması gerekir.
Kaynakça:
plugandplaytechcenter.com/resources/how-automation-transforming-farming-industry/
nifa.usda.gov/topic/agriculture-technology
Yazar: Özlem Güvenç Ağaoğlu