Tarımda akıllı gelecek

Dünya dokuz ya da on milyar insanı nasıl besleyecek? İşte "akıllı tarım" bu varoluşsal soruya verilebilecek önemli bir cevabı barındırıyor: Son teknolojinin bilgisayar destekli ve mümkün olduğu yerlerde de tam otomatik bir şekilde hedefe yönelik olarak gıda üretiminde kullanılmasıyla elde edilecek son derece yüksek verimlilik. Akıllı tarımda tohumlar tek tek ve hassas bir şekilde ekilirken, meyveler mekanik toplayıcılarla özenli bir şekilde toplanıyor. Gübre ve bitki koruma ürünleri de küçük dozlarda ve hedefe yönelik olara uygulanıyor. Bu tür operasyonlarda ise dayanıklı ve güçlü çok sayıda küçük elektrik motorlarına ihtiyaç duyuyor.

Kuantum bilgisayarlar, uzay turizmi veya hidrojen teknolojisi… Son teknoloji dalgası sürekli olarak değişen konulara odaklanıyor. Fakat ne var ki, en önemli sektör genellikle göz ardı ediliyor: tarım. Hem de her ne kadar katlanarak büyüyen bir insan nüfusunu şimdiye kadar güvenilir bir şekilde beslemiş olsa da. 18. yüzyılda başlayan tarım devrimi, verimlerin muazzam şekilde artmasına olanak tanıdı. Bu devrim yüksek verimli çeşitlerin, mineral gübrelerin ve kimyasal pestisitlerin artan kullanımı ile birlikte mekanizasyon ve büyük ölçekli yapay sulamaya dayanıyor. Bununla birlikte, ekolojiye yapılan bu müdahalelerin istenmeyen yan etkileri olmadığını da söyleyemeyiz.

Sağlam temellere dayanan tüm nüfus tahminleri, insan nüfusunun bu yüzyılın sonuna kadar dokuz ila on milyar kişiye ulaşacağını öngörüyor. Dünya, bu kadar çok sayıda insana yetecek kadar bile gıda sağlama potansiyeli sunuyor. Ancak tarım burada çok büyük bir zorlukla karşı karşıya. Mahsul ekimi ve hayvancılığın yaşamı sürdüren kaynakları tehlikeye atmadan daha fazla üretilmesi gerekiyor. Verimli toprak, temiz yeraltı suyu ve bozulmamış bir doğal dünya en değerli “kaynaklarımız”. Her ne pahasına olursa olsun korunmaları gerekiyor.

Tarla yerine bitkiye odaklanmak
Şimdiye kadar mahsul yetiştirmede ekim, gübreleme ve bitki koruma önlemleri gibi birçok önemli iş adımı arazi alanına dayanıyordu. Tohum veya pestisit serperken, dönüm veya hektar başına miktar hesaplanır; makineler malzemeyi uygun akış hızıyla dağıtırdı. Bununla birlikte, bitkileri güçlendirmek yerine azotlu gübrenin bir kısmı da açıkça hiç ait olmadığı yer altı suyuna ulaşıyor. Meyve ağaçlarının budanması veya hassas meyve ve sebze çeşitlerinin hasat edilmesi gibi işler, maliyetli el emeği gerektirirken, giderek daha fazla işletme personel sıkıntısı çekiyor.

Akıllı tarım, tarımın verimliliğini artırmak, tüm kaynakları daha tasarruflu kullanmak, insanları monoton işlerden kurtarmak ve daha yüksek verim elde etmek için modern teknolojileri kullanılıyor. Bu bağlamda hassas tarım, dijital tarım veya e-çiftçilik gibi kavramlardan da söz ediliyor. Bilgisayar destekli ve ağ bağlantılı süreçlerin yanı sıra makine öğrenimi ve özelleştirilmiş robot işlevleri kullanılarak, bir bütün olarak tarla yerine tek tek bitkilere odaklanılabiliyor.

Tedbirler bitkileri ne kadar doğrudan hedef alırsa, o kadar ekonomik ve verimli bir şekilde kullanılabilir. Örneğin, tek tek bitkilere yönelik daha hedefli uygulama yapıldığında, herbisitlerin kullanımı önemli ölçüde azaltılabilir. Meyve ve sebzeler robotlar tarafından sürekli geçişlerde, her zaman optimum olgunlukta hasat edilebilir.

Hafif, otonom saha robotları da zemini koruma fırsatı sunuyor. Günümüzün büyük tarım makinelerinin ağırlığı on metrik tona kadar çıkıyor. Böyle bir ağırlıkla, her bir geçiş hazin bir toprak sıkışması ile sonuçlanıyor. Bu nedenle etkilenen toprak tabakasının suyu ve havayı emme kabiliyeti büyük ölçüde sınırlanıyor ve toprak ömrü de bundan önemli ölçüde etkileniyor. Ayrıca geçiş yollarının yakınındaki alanlardaki mahsul bitkilerinin büyümesi ve sağlığı da bundan nasibini alıyor. Akıllı tarım, daha sağlıklı toprak ile artan biyoçeşitliliğe katkıda bulunma potansiyeline sahip.

Tarım ve bahçecilikte otomasyon
Birçok uygulama şimdilik yalnızca prototip aşamasında. Ancak akıllı tarım, hassas ekimde olduğu gibi şimdiden pratik kullanıma sunuluyor. Esasen bu süreç başlangıçta araştırma ve tohum ıslahı için geliştirilmişti. Bu makineler, tek tek tohumları kesin olarak tanımlanmış aralıklarla ekebiliyor. Her bitki büyümek için yeterli alana sahip oluyor ve alan en iyi şekilde kullanılıyor. Aynı zamanda değerli tohumlar son derece verimli bir şekilde kullanılıyor.

En modern makineler, sıra başına elektrik tahrikli ayırma modülü kullanıyor. Bir motor, tek tek tohumları çıkışa taşıyan oluklu veya dişli bir diski çalıştırıyor. Akıllı kontrolör kullanılarak da her bir tohum türü için optimum mesafeyi hassas bir şekilde ayarlamak mümkün hale geliyor ki böylelikle köşeleri dolaşırken tek tek sıraların farklı yarıçapları kompanse edilebiliyor. Tohumların disklere beslenmesi de aynı şekilde motorlu kapaklar kullanılarak kontrol ediliyor.

Seralarda sebze ve çiçek yetiştiriciliği ile birçok bitki önce küçük saksılarda filizlenir ve daha sonra daha büyük saksılarda veya yataklarda tekrar dikilir. Modern bahçecilik işletmelerinde, makineler, bitkilerin ve saksıların sınıflandırılmasını ve işlenmesini gerçekleştirir. Bu makineler, endüstriyel üretim ve lojistikte kullanılanlara çok benzer. Üzerinde çeşitli aşamalardaki ürünlerin bulunduğu tepsilerin taşındığı, sıralandığı ve depolandığı konveyör bantları ve makaralı konveyörler bulunmaktadır. Burada kullanılan tutucular, diğer endüstrilerdeki benzer cihazlarda kullanılanlardan yalnızca sahip oldukları “parmak” şekliyle farklıdırlar. Mikromotorlar tarafından tahrik edilerek, ayrı saksıların ve kök toplarının otomatik olarak işlenmesini gerçekleştirirler.

Meyve ve sebzeler için kendi kendine giden hasat makineleri henüz genel kullanım için seri olgunluğa ulaşmadı, ancak teknik gelişimin yönü şimdiden belli: kamera destekli sensörler, renk ve şekil temelinde çilek veya biberlerin olgunluk derecesini tespit ediyor ve tam konumlarını kaydediyor. Yerleşik bilgisayar bu verileri bir tür makas ve bir toplama cihazı ile donatılmış robot kolunu kontrol etmek için kullanıyor. Bu teknolojinin prototipleri, tek tekerlekten çekiş ve robot kolundan kesme aparatına ve hasat edilen ürün için toplama sistemine kadar elektrik motorlarıyla dolu.

Anahtar teknolojiler: elektrik sistemleri ve elektronikler
FAULHABER’de İş Geliştirme Müdürü olarak bu sektördeki uygulamalardan sorumlu olan Kevin Moser, “Geleneksel tarım makinelerinde mekanik dişli şanzımanları ve pnömatik tahrikler çok yaygın” diyor. “Akıllı tarımdaki daha küçük ölçekli sistemler için ise bunlar çok ağır, hantal, mekanik olarak karmaşık ve enerji verimsizdirler. Bu nedenle, burada belirli iş adımları için güç sağlayan elektrikli mikromotorların giderek daha da fazla kullanıldığını görüyoruz. Bununla birlikte bu tahrikler tarım ortamının yüksek gereksinimlerini karşılamalıdır.”

Geleneksel büyük cihazların aksine, akıllı tarımda kullanılan makineler ve bileşenler genellikle daha kompakt ve daha hafiftir. Bu da motorlar için çok daha az yer olduğu anlamına gelir. Bununla birlikte, ekim diskleri, kanatlar, kavrayıcılar, robot kolları veya makasların tahrikleri olarak, ilgili görevi sayısız döngüde güvenilir bir şekilde yerine getirmek için yeterli gücü sağlamaları gerekir. Aynı zamanda, otonom üniteler genellikle enerjilerini sınırlı güç rezervine sahip pillerden aldıkları için son derece verimli çalışmalıdırlar. Ayrıca tahrik elektroniklerini ağ bağlantılı yapılara entegre etmek ve akıllı kontrolü mümkün kılmak da gereklidir.

“Bunlar esasen en yüksek sınıftaki tahrik sistemlerine uygulanan tipik gereksinimlerdir ve bu nedenle doğru cevaplar her zaman FAULHABER’de standart bir konudur” diyor Kevin Moser. “Ayrıca, tarımsal ortamlarda kullanılan tahrikler de en zorlu koşullar altında güvenilir ve uzun vadede çalışabilmeleri için son derece sağlam olmalıdır. Tarım ve bahçecilikte büyük sıcaklık dalgalanmaları ve güçlü mekanik yükler normdur. Ve buna rağmen tüm bunların maliyeti makul düzeyde kalmalıdır. FAULHABER’de bu dengeleme işlemini yöneten birden fazla cihaz serisi sunabiliriz.”

Moser, BXT serisinin bakım gerektirmeyen fırçasız ve özellikle kompakt düz DC mikromotorlarından ve CXR serisinin olağanüstü sağlam ve uygun maliyetli bakır grafit motorlarından bahsediyor. Yeni GPT serisinin redüktörleri, zorlu koşullar altında yüksek yük aktarımı için ideal. Son derece verimli olmakla birlikte, aynı zamanda çok sağlamdırlar ve bu nedenle tarımsal uygulamalar için idealdirler. İsteğe bağlı artımlı enkoderler, son derece hassas konumlandırma sağlar. Sürücü sistemlerinin ağ bağlantısı için Canopen arabirimi gibi çeşitli kontrolörler mevcuttur. “FAULHABER’in tahrikleri halihazırda akıllı tarımda kullanılıyor” diyor Kevin Moser. “Ve bu alandaki zorlu uygulamalar için önemli bir rol oynamaya da devam edecekler.”

  Ask For More Information…