Khi dân số thế giới liên tục tăng, nhu cần sản xuất lương thực cũng tăng dẫn đến nhu cầu lớn về nguồn cung nông nghiệp, điều này giúp thúc đẩy các hoạt động nông nghiệp trở nên hiệu quả và bền vững hơn. Một trong những hoạt động có sự phát triển đáng kể trong những năm gần đây là việc áp dụng rô bốt để thu hoạch cây trồng. Do đó, rô bốt thu hoạch nông nghiệp ngày càng trở nên phổ biến hơn vì chúng mang lại nhiều lợi ích đáng kể như: tăng độ hiệu quả, chính xác trong việc thu hoạch cũng như giảm chi phí lao động.
Áp dụng rô bốt để thu hoạch cây trồng
Trong bài viết này, chúng ta sẽ khám phá các loại ứng dụng khác nhau của rô bốt trong nông nghiệp, các loại rô bốt mà ngành đang sử dụng hiện nay và những xu hướng rô bốt mới nhất trong ngành này.Những ứng dụng nổi bật của rô bốt trong nông nghiệp
Những ứng dụng nổi bật của rô bốt trong nông nghiệp
Thu hoạch
Rô bốt thu hoạch được thiết kế để thu hoạch các loại cây trồng như trái cây và rau củ. Loại rô bốt này sử dụng nhiều loại cảm biến và camera để phát hiện các cây có khả năng thu hoạch, sau đó rô bốt sẽ sử dụng cánh tay cơ khí hoặc các công cụ khác để thu hoạch một cách cẩn thận mà không làm hỏng sản phẩm. 
Hình ảnh rô bốt thu hoạch nho
Rô bốt sáu trục (Six-axis robots) thường là loại rô bốt được sử dụng nhiều trong quá trình thu hoạch. Vì là rô bốt cố định nên chúng thường được ghép nối với một thiết bị di động để tiện cho việc di chuyển xung quanh khu trồng. Thiết bị di động này có thể là một rô bốt di động tự do hoặc một hệ thống trục giúp vận chuyển rô bốt xung quanh trang trại. 
Hình ảnh rô bốt hái dâu tây
Việc lựa chọn đúng cánh tay kẹp hoặc bộ kẹp phù hợp là rất quan trọng trong một quy trình thu hoạch hiệu quả. Tốt hơn hết là nên dùng dụng cụ kẹp phù hợp riêng với từng loại quả và rau. Ví dụ như những loại quả dễ bị dập khi bóp mạnh hoặc rơi xuống đất thì nên dùng dụng cụ kẹp mềm hoặc cốc hút để thu hoạch thay vì chọn dụng cụ kẹp bằng kim loại cứng. Nếu bạn muốn tìm hiểu về những loại kẹp phù hợp với từng loại trái cây hoặc rau, củ, quả thì hãy tham khảo ý kiến của nhà sản xuất rô bốt, họ sẽ tư vấn cho bạn lựa chọn được loại kẹp phù hợp với việc thu hoạch của mình. 
Cánh tay kẹp được thiết kế riêng để hái táo
Dọn cỏ
Rô bốt dọn cỏ là loại rô bốt sẽ giúp bạn loại bỏ những nhúm cỏ dại trên cánh đồng mà không cần đến lao động thủ công. Loại rô bốt này thường sử dụng công nghệ nhận dạng hình ảnh để xác định cỏ dại và sau đó sử dụng những công cụ chính xác để nhổ chúng khỏi mặt đất. 
Rô bốt dọn cỏ của Tertill
Có nhiều loại rô bốt được thiết kế và sản xuất với duy nhất mục đích là dọn cỏ này. Những loại rô bốt này sẽ di chuyển xung quanh cánh đồng để tìm kiếm cỏ dại, khi nhận diện được mục tiêu, chúng sẽ sử dụng các cánh tay hoặc công cụ khác để thực hiện việc dọn như kéo cỏ, làm chìm nó hoặc phun thuốc diệt cỏ tùy thuộc vào thiết kế cụ thể của rô bốt. 
Xoay dây cước ở giữa để cắt cỏ
Rô bốt di động (Mobile Robots) và rô bốt có những khớp cấu trúc linh hoạt (Articulated Robots) thường được kết hợp với nhau để giải quyết vấn đề kiểm soát cỏ dại của nông trại. Chúng có khả năng tự động di chuyển qua lại trên cánh đồng và tự động xác định, nhận biết và loại bỏ cỏ dại mà không cần sự can thiệp của con người. Điều này giúp giảm nhu cầu về lao động thủ công và tăng cường hiệu suất trong việc quản lý cánh đồng. Ngoài ra, nông dân có thể sử dụng những loại rô bốt này cho nhiều công việc khác nhau như phân tích đất để đo lường độ chua, gieo trồng hạt giống và trong một số trường hợp thậm chí còn thu hoạch thành phẩm. 
Rô bốt dọn cỏ
Khi công nghệ này ngày càng tiến bộ và dữ liệu lớn trở nên phổ biến hơn, chúng ta có thể mong đợi được thấy nhiều ứng dụng sáng tạo hơn nữa của loại rô bốt di động này trong ngành nông nghiệp. Ví dụ như, tận dụng những phân tích về dữ liệu lớn để tìm hiểu về thời điểm và vị trí cỏ dại có nhiều khả năng mọc nhất và sử dụng thông tin này để có các biện pháp, hành động tương ứng. Sự kết hợp này cuối cùng sẽ dẫn đến các biện pháp canh tác hiệu quả và bền vững hơn cùng với việc tăng năng suất thu hoạch thành phẩm.Gieo hạt và trồng cây
Những loại rô bốt này được thiết kế để tự động hóa quá trình gieo hạt và trồng cây. Các công việc gieo trồng cây thường là một công việc tẻ nhạt và lặp đi, lặp lại – đây là một nhiệm vụ hoàn hảo đối với rô bốt, có thể thực hiện liên tục mà không làm giảm năng suất gieo trồng. Rô bốt sẽ sử dụng công nghệ GPS và các công nghệ khác để gieo hạt giống vào đất một cách chính xác, đảm bảo khoảng cách và độ sâu lý tưởng cho mỗi hạt giống được trồng. Có nhiều loại rô bốt được sử dụng cho công việc này, tùy thuộc vào hệ thống,quy mô của trang trại, cánh đồng. 
Rô bốt gieo hạt ngô (1)
Rô bốt gieo hạt ngô (2)
Trong trường hợp hệ thống lớn, thường sẽ sử dụng rô bốt di động được thiết kế đặc biệt và một máy kéo tự động để gieo hạt. Đối với các hệ thống nhỏ có thể sử dụng cánh tay có khớp nối và rô bốt di động để gieo. Sự lựa chọn này cho thấy sự linh hoạt trong ứng dụng rô bốt trong nông nghiệp, từ quy mô lớn cho đến quy mô nhỏ. 
Rô bốt gieo hạt trên cánh đồng lớn
Bón phân
Ngày càng có nhiều rô bốt được sử dụng cho việc bón phân trong lĩnh vực nông nghiệp. Các phương pháp bón phân truyền thống thường liên quan đến việc rải phân bón trên toàn bộ cánh đồng, điều này có thể gây lãng phí và dẫn đến việc phân phối không đồng đều lượng phân cho cánh đồng. Mặt khác, rô bốt bón phân có thể bón trực tiếp cho cây hoặc đất, điều này giúp giảm lãng phí lượng phân bón thừa thải ra môi trường và đảm bảo rằng mỗi cây trồng nhập được đủ lượng dưỡng chất phù hợp. 
Rô bốt bón phân cỡ nhỏ
Những con rô bốt này có thể được trang bị nhiều cảm biến và công nghệ vẽ bản đồ giúp chúng điều hướng qua cánh đồng và bón phân ở những vị trí cụ thể. Một số loại sẽ sử dụng hệ thống khí nén để bắn các viên phân bón vào đất, trong khi một số khác sẽ dùng phân bón lỏng để phun trực tiếp lên cây. 
Rô bốt bón phân cỡ lớn
Bằng cách sử dụng rô bốt để bón phân, nông dân có thể giảm chi phí và tăng năng suất bón phân cho cây, đồng thời giúp thúc đẩy các biện pháp canh tác bền vững hơn. Ngoài ra, vì những rô bốt này có thể hoạt động một cách tự động nên chúng có thể làm việc suốt ngày đêm, điều này đặc biệt hữu ích trong những mùa trồng trọt hoặc những mùa thu hoạch bận rộn.Các loại rô bốt nông nghiệp phổ biến hiện nay
Các loại rô bốt nông nghiệp phổ biến hiện nay
Hiện này có nhiều loại rô bốt khác nhau được sử dụng trong ngành nông nghiệp, mỗi loại có những chức năng và khả năng cụ thể riêng. Một trong số những loại rô bốt nông nghiệp phổ biến nhất được áp dụng cho các trang trại và cánh đồng là rô bốt sáu trục (six-axis robots), rô bốt di động (mobile robot) và máy kéo tự động (autonomous tractors)Rô bốt sáu trục (Six-Axis Robots)
Rô bốt sáu trục, hay còn gọi là rô bốt có khớp nối được sử dụng trong ngành nông nghiệp với nhiều nhiệm vụ khác nhau. Những con rô bốt này có một cánh tay linh hoạt bao gồm nhiều khớp nối, cho phép chúng di chuyển theo nhiều hướng và bẻ theo nhiều góc khác nhau. Độ linh hoạt cao này khiến cho chúng trở nên lý tưởng cho các nhiệm vụ như hái quả và rau củ, vì chúng có thể len lỏi vào không gian hẹp và hái sản phẩm với độ chính xác cao. 
Rô bốt sáu trục
Ví dụ như, những con rô bốt này có khả năng di chuyển môt cách khéo léo, mở rộng cánh tay ra xa, cho phép chúng tiếp cận và vượt qua những hệ thống trồng cây phức tạp để hái hoặc phun sản phẩm. Ngoài ra, rô bốt sáu trục thường được trang bị nhiều loại cảm biến, một trong những loại cảm biến này là cảm biến thị giác, cho phép rô bốt xác định xem những loại trái cây hoặc rau củ đã chín để hái hay chưa. Nếu đúng, chúng có thể xác định vị trí và tính toán cách tiếp cận để thu hoạch sản phẩm. 
Rô bốt sáu trục thu hoạch dâu tây
Tuy nhiên, rô bốt sáu trục bị hạn chế rất nhiều về khả năng di chuyển. Đối với các tác vụ lớn, loại rô bốt này sẽ cần có một thiết bị gắn kèm để có thể di chuyển một cách linh hoạt hơn. Những thiết bị đó có thể là một hệ thống chuyển động (Robotic transport units – RTU) được gắn xung quanh khu trồng để giúp rô bốt có thể tự do di chuyển qua lại trên hệ thống lắp sẵn hoặc là kết hợp với rô bốt di động để có thể di chuyển tự do trên cánh đồng. Những phương pháp này là sự lựa chọn hoàn hảo đối với các tác vụ có quy mô trung bình và lớn.
Hệ thống chuyển động
Rô bốt di động (Mobile robots)
Rô bốt di động rất quan trọng đối với nhiều ứng dụng trong nông nghiệp. Trong ngành sản xuất truyền thống, rô bốt thường được đặt trong một không gian cụ thể, thường được gọi là trạm rô bốt (Robot cell). Trong trường hợp này, sản phẩm cần được chế tạo hoặc xử lý sẽ được mang đến ngay trước rô bốt để thực hiện các công đoạn cần thiết. Ngược lại, trong ngành nông nghiệp, thực phẩm sẽ nằm rải rác trên những cánh đồng, khu trồng có diện tích lớn. Điều này tạo ra một thách thức mới vì không thể đơn giản thu hoạch sản phẩm thô rồi mang đến nơi làm việc của rô bốt được vì còn do nhiều yếu tố như chi phí, năng suất chi phối. Thay vào đó, để áp dụng rô bốt trong ngành nông nghiệp, rô bốt cần phải có khả năng tự di chuyển qua các môi trường rộng lớn để có thực hiện các nhiệm vụ như gieo hạt, phun thuốc trừ sâu và thu hoạch. Do đó đa số rô bốt, chẳng hạn như rô bốt sáu trục (Six-Axis robots) thường được thiết kế cho ngành sản xuất truyền thống sẽ được kết hợp với rô bốt di động để có thể tạo ra khả năng di chuyển phù hợp với nhiều ứng dụng khác nhau trong nông nghiệp. 
Rô bốt thu hoạch táo
Rô bốt di động thường sẽ được trang bị bánh xe hoặc đường ray để có thể di chuyển qua cánh đồng và môi trường ngoại ô khác. Điều này là cần thiết vì trong ngành nông nghiệp, đất đai không phải lúc nào cũng bằng phẳng và dễ đi. Do đó, việc trang bị bánh xe hoặc đường ray giúp rô bốt di động có thể di chuyển qua các bề mặt đất khác nhau một cách hiệu quả, giúp chúng thực hiện các nhiệm vụ một cách linh hoạt và đáng tin cậy. 
Rô bốt được trang bị bánh xe
Tuy nhiên, rô bốt di động vẫn có thể thực hiện các nhiệm vụ khác một cách độc lập ngoài việc chỉ đơn giản là di chuyển từ điểm này điểm khác. Một trong những ứng dụng chính của rô bốt di động trong nông nghiệp là theo dõi mùa vụ. Nông dân có thể trang bị cho rô bốt này các máy ảnh và cảm biến để theo dõi sức khỏe của cây trồng, độ ẩm đất và các biến số quan trọng khác ảnh hưởng đến sự phát triển của cây. Sau đó, nông dân sẽ sử dụng những thông tin này để đưa ra quyết định dựa trên dữ liệu thu thập được để có thể quản lý cánh đồng một cách hiệu quả nhất. 
Rô bốt theo dỗi mùa vụ
Máy kéo tự động (Autonomous Tractors)
Nông dân có thể sử dụng máy kéo tự động để thực hiện nhiều công việc như gieo hạt, bón phân và phun thuốc,…. Các công việc này đòi hỏi tính chính xác, nhất quán và máy kéo tự động được thiết kế để đáp ứng những yêu cầu này. Máy sẽ được áp dụng công nghệ GPS và các công nghệ lập bản đồ khác cho phép máy có thể điều hướng qua cánh đồng một cách tự động mà không cần người điều khiển.
Máy kéo tự động phun thuốc
Một lợi thế của việc sử dụng máy kéo tự động trong nông nghiệp là chúng có thể làm việc suốt ngày đêm, tăng hiệu quả sản xuất và giảm chi phí lao động. Rô bốt có thể hoạt động ở tốc độ ổn định và duy trì năng suất làm việc. Ngoài ra, vì có khả năng tự động nên chúng có thể tránh chướng ngại vật và di chuyển được trên các địa hình khó khăn, giúp giảm nguy cơ tai nạn và thiệt hại mùa màng.Máy kéo tự động cũng có thể được sử dụng cho các nhiệm vụ như chuẩn bị đất, xới đất và thu hoạch, mang lại hiệu quả cao hơn và giảm nhu cầu lao động của con người. Nhìn chung, máy kéo tự động đang chứng tỏ là công cụ có giá trị cao trong ngành nông nghiệp, mang lại độ chính xác, hiệu quả và tính bền vững cao hơn.
Máy kéo tự động xới đất
Xu hướng tự động hóa trong ngành nông nghiệp hiện nay
Xu hướng tự động hóa trong ngành nông nghiệp hiện nay
Xu hướng áp dụng tự động hóa hiện nay trong ngành chủ yếu liên quan đến tính bền vững, tạo ra các hệ thống tự động hóa mạnh mẽ và áp dụng những dữ liệu thu thập được để cải thiện kết quả sản xuất. Xu hướng đáng chú ý nhất là việc ngày càng có nhiều các phương tiện tự vận hành, như máy kéo tự hành hay máy bay không người lái. Chúng ta đã thảo luận về ứng dụng của máy kéo tự động trước đó. Tuy nhiên, máy bay không người lái thường được sử dụng rộng rãi hơn là máy kéo tự động, loại máy bay này thường được dùng để theo dõi, phun thuốc và đảm bảo an ninh cho khu vực trồng. Ngoài ra, với tư cánh là công nghệ khá mới, chúng đang trở nên phổ biến rộng rãi và có giá cả phải chăng hơn cho nông dân. 
Máy bay không người lái phun thuốc
Một xu hướng khác của việc phát triển hệ thống rô bốt là phát triển rô bốt đa chức năng, loại rô bốt này có thể thực hiện nhiều nhiệm vụ như trồng trọt, bón phân, phun thuốc và tất cả đều trong một quy trình chạy. Những rô bốt đa tác vụ này mang lại hiệu quả cao hơn và giảm thiểu việc sử dụng nhiều máy phức tạp và sức lao động của con người.Xu hướng thứ ba là việc gia tăng sử dụng những dữ liệu nông nghiệp thu thập được từ rô bốt để đưa ra những quyết định trong khác nhau trong quá trình trồng. Trong xu hướng này, rô bốt thường được trang bị nhiều cảm biến và máy ảnh để có thể thu thập dữ liệu tổng quan về cây trồng, độ ẩm của đất và các biến số khác. Sau đó dùng những dữ liệu đó để phân tích đưa ra quyết định để quản lý cây trồng. Xu hướng này dẫn đến các phương pháp canh tác bền vững và hiệu quả hơn, vì nông dân có thể đưa ra những quyết định sáng suốt hơn về thời điểm tưới, bón phân và thu hoạch cây trồng của mình.
