Yanmar bekerja sama dengan 10 mitra industri mengembangkan platform robotik modular yang menggunakan teknologi komunikasi informasi terbaru untuk memeriksa tanaman dan tanah. Bagaimana hasilnya?
Industri pertanian pada masa mendatang akan menyaksikan peningkatan penggunaan teknik-teknik pertanian yang tepat secara ilmiah, di mana ‘agro-bot’ otomatis memantau, merawat dan mengolah tanah, menggunakan teknologi canggih yang dirancang untuk membantu memaksimalkan hasil dan meminimalkan penyakit. Dengan pengalamannya yang luas dalam bidang otomatisasi dan mekanisasi pertanian, Yanmar kini membuka jalan dalam penelitian robotika lapangan tingkat lanjut.
Sulit untuk memikirkan suatu sektor ekonomi yang lebih penting daripada pertanian. Industri ini berpengaruh langsung atas kehidupan semua orang di seluruh dunia. Untuk mendukung perkembangan industri ini, otomatisasi dan teknologi pertanian semakin berkembang. Kondisi ini sebenarnya bukan hal baru tetapi sudah terjadi sejak Revolusi Industri. Namun yang baru adalah bagaimana teknologi digunakan untuk mengatasi masalah-masalah yang berkaitan dengan pengendalian penyakit makanan dan pola cuaca yang tidak stabil. Fokusnya sekarang adalah mencapai hasil yang diinginkan dengan cara yang ramah lingkungan, dengan fokus berkelanjutan pada pengurangan jumlah dan jenis bahan kimia yang digunakan.
Namun, kekeringan, banjir, dan munculnya hama-hama dan penyakit-penyakit baru kini menjadi ancaman di semua benua. Bahkan Eropa menghadapi tantangan tepat di seluruh sistem pertaniannya. Hal ini terutama berlaku di negara-negara seperti Italia, yang menghadapi 57% penurunan panen buah zaitun pada tahun 2018 – yang terburuk dalam 25 tahun – sebagai akibat dari perubahan iklim, menurut para ilmuwan.
Dengan fasilitas penelitian Eropa yang terletak di perbukitan di atas Florence, Italia, Yanmar R&D Europe (YRE) ditempatkan dengan baik untuk fokus pada berbagai studi berbasis lapangan untuk memberi nilai tambah bagi industri pertanian – dan bahkan mungkin menarik generasi baru pekerja untuk tanah. Ini termasuk proyek yang berlangsung selama 2 tahun senilai empat juta Euro ‘SMASH’ yang dilakukan bekerja sama dengan 10 mitra teknologi untuk mengembangkan pertanian mobile ‘sistem ramah lingkungan’ untuk memantau, menganalisis, dan mengelola tanaman pertanian.
SMASH merupakan singkatan untuk ‘Smart Machine for Agricultural Solutions Hightech’, dan proyek ini dibiayai bersama oleh pemerintah daerah Tuscany. Proyek ini terdiri dari pengembangan platform robot modular yang menggunakan teknologi komunikasi informasi terbaru untuk memeriksa tanaman dan tanah, menganalisis informasi yang dikumpulkan dan memberikan informasi yang jelas dan dapat ditindaklanjuti kepada para petani untuk mendukung manajemen tanaman.
Salah satu dari banyak peran Yanmar adalah mengembangkan sistem kontrol untuk lengan robot yang multiguna untuk gerakan mobile (termasuk penyemprotan dengan presisi), integrasi sensor untuk teknologi penentuan posisi, serta navigasi otonom dan pengembangan perangkat lunak untuk kontrol basis mobile sistem itu (bekerja sama dengan mitra-mitra lain).
Insinyur Pemodelan dan Kontrol YRE, Manuel Pencelli, yang mengembangkan prototipe agro-bot yang dapat digunakan untuk memantau dan mengendalikan tanaman, mengambil sampel-sampel tanah untuk dianalisis, dan secara akurat menargetkan bahan-bahan kimia pertanian untuk aplikasi presisi, memerlukan banyak bidang keahlian yang berbeda sejak awal proyek.
“Ada banyak mitra yang terlibat di sepanjang proyek ini. Kami membutuhkan keahlian mekanikal untuk mengembangkan struktur alat ini dan banyak pakar ‘komunikasi’ diikutsertakan karena kami memiliki banyak perangkat yang perlu ‘berbicara’ satu sama lain. Titik awal kami sebenarnya adalah alat yang menggunakan track yang awalnya dibangun untuk bergerak di sepanjang pantai dan membersihkan garis pantai!”
Ada dua prototipe SMASH yang berfungsi – satu untuk tanaman anggur dan lainnya untuk bayam – untuk menutupi dua jenis tanaman yang berbeda yang pada awalnya dijadwalkan untuk penelitian. Yang pertama telah menjalani pengujian yang signifikan di sebuah kebun anggur di provinsi Pisa, di mana Manuel telah berperan dalam menunjukkan kemungkinan bahwa ekosistem robot ini dapat ditawarkan kepada para petani.
“SMASH bukan mesin tunggal, tetapi serangkaian perangkat berbeda termasuk robot, stasiun pangkalan, beberapa drone dan sensor-sensor lapangan yang bersama-sama memberikan informasi penting untuk membantu para petani. Seorang petani dapat memprogram pekerjaan-pekerjaan yang dia inginkan untuk dilakukan SMASH, dan sementara dia terlibat dalamkegiatan-kegiatan lain, mesin ini dapat bergerak secara mandiri, memantau tanaman, mendeteksi dan mengobati penyakit, dan menyelamatkan petani atau para pekerjanya keluar dari ladang.”
SMASH terdiri dari basis bergerak, satu lengan robot yang menggunakan manipulator dan sistem penglihatan, sebuah drone dan stasiun tanah tambahan. Bayangkan sebuah sistem yang dirancang untuk berfungsi di berbagai teknologi pertanian yang presisi, menawarkan wawasan-wawasan yang spesifik tentang geomatika, robotika, penggalian data, pembelajaran mesin dll, sambil mempertimbangkan masalah lingkungan dan sosial yang dihadapi para petani.
Menurut Manuel, SMASH menawarkan kemungkinan yang tidak terbatas. “Selain semua fungsi yang dapat dilakukan oleh lengan robot, kami juga memiliki beberapa attachment yang dapat dipasang pada bagian belakang robot untuk penyiangan mekanis, atau mengolah tanah, saat bergerak. Pekerjaan ini dapat dilakukan secara bersamaan, bersama dengan pemantauan dan deteksi. “
Keahlian Yanmar adalah dalam pengembangan perangkat lunak untuk agro-bot dan integrasi serta pemasangan semua komponen dari pihak lain. Ini adalah massa elektronik yang rumit, dengan berbagai kabel, sensor, kamera, penerima GPS, dan beberapa motor listrik (sekitar delapan!). Tetapi semuanya bekerja – bahkan di kebun anggur yang berlumpur pada akhir Februari di mana sistem kemudi independen dan traksi yang unggul diperlihatkan di berbagai medan.
“Perpaduan sensor adalah salah satu aspek yang paling menantang dari proyek ini,” tambah Manuel. “Karena kami memiliki lingkungan yang sangat khusus di dalam ladang, di mana sejumlah variabel dapat berubah, seperti infrastruktur, tanah, bentuk ladang, dan bahkan pekerja lain yang bergerak di sekitar agro-bot. Jadi, lokalisasi alat, meningkatkan ketahanannya dan memahami kendala-kendala fisiknya, semuanya itu menarik – seperti kecepatan, sudut kemudi, posisi, dan komunikasi antara perangkat yang terpasang di alat itu – semua aspek ini dapat memengaruhi pergerakan robot ini.”
YRE juga bergabung dengan Departemen Pertanian Universitas Florence untuk memajukan kegiatan penelitian di lapangan. Universitas itu memiliki pengalaman yang signifikan dalam pengelolaan tanaman berkelanjutan, setelah baru-baru ini menyelesaikan proyek Rhea yang didanai oleh Uni Eropa yang melihat peningkatan kualitas tanaman, kesehatan dan keselamatan bagi manusia, dan mengurangi biaya produksi dengan menggunakan armada robot kecil yang heterogen – tanah dan udara – dilengkapi dengan sensor-sensor canggih, efektor akhir yang disempurnakan dan meningkatnya algoritma kontrol keputusan.
Untuk proyek SMASH, profesor Marco Vieri dari universitas itu percaya bahwa diperlukan pendekatan holistik untuk penelitian, di samping memungkinkan teknologi-teknologi terbaru. “Pertanian menyediakan makanan, pakan, serat dan bahan bakar untuk manusia, tetapi kita juga harus mempertimbangkan masalah-masalah pedesaan, budaya dan sejarah.
“Pada masa lalu, ada kalender tahunan operasi-operasi pertanian, tetapi pola pikir baru diperlukan hari ini yang memungkinkan kita untuk mengendalikan dan mengurangi risiko seperti kekeringan, hama dan banjir. Kami perlu mengeksplorasi peningkatan otomatisasi tidak hanya untuk meningkatkan dan menambah jumlah produk, tetapi juga untuk menerapkan nilai tambah.
“Yanmar membagikan visi kami untuk membantu para petani mewujudkan produksi bernilai tinggi yang sehat dengan sistem teknologi yang benar, sehingga bagian kami dalam SMASH adalah mengembangkan peralatan dan efektor untuk dua skenario kebun anggur dan tanaman ladang hortikultura seperti bayam. Kami memiliki pengetahuan luas tentang mesin-mesin pertanian dan kemungkinan teknologi baru, jadi ini tentang membantu mengurangi penggunaan pestisida yang tidak aman untuk mikroorganisme tanah dan tanaman, sambil meningkatkan tingkat nutrisi dan bakteri yang berguna.”
Wajar untuk mengatakan bahwa petani berada di garis depan perdebatan seputar iklim, emisi, dan keberlanjutan. Bahkan ketika menyangkut tanaman bernilai tinggi seperti anggur, zaitun dan kacang-kacangan yang ditemukan di wilayah Italia ini, sulit untuk berdebat menentang penggunaan pertanian otomatis dan terhubung untuk menyatukan data ilmiah dan kebutuhan para petani. Bagaimanapun, robot-robot dapat bekerja 24 jam sehari, mereka memiliki dampak yang lebih kecil pada tanah daripada traktor karena ukurannya yang lebih kecil.
Bayangkan sebuah armada robot yang ukurannya sepersekian dari traktor konvensional dan mudah untuk melihat kemungkinan-kemungkinan bahwa pertanian yang presisi yang digerakkan teknologi dan berbasis kecerdasan buatan (AI) dapat ditawarkan pada tahun-tahun mendatang. Penggunaan drone untuk memetakan lahan dan memeriksa tanaman; dan agro-bot untuk memanen buah, menabur benih, mengidentifikasi dan menyiangi dengan dosis pestisida dan pupuk yang tepat.
Dengan penelitian yang sedang berlangsung dalam robotika pertanian yang canggih, Yanmar berani mengambil tantangan dengan menunjukkan berbagai kemungkinan dan manfaat potensial dari teknik pertanian presisi yang meningkat di masa depan. Apakah traktor-traktor otomatis dan robot-robot yang bekerja di ladang akan menjadi pemandangan yang akrab, masih sulit untuk dilihat, tetapi sulit untuk membantah menggunakan teknologi secara berkelanjutan meningkatkan kualitas dan hasil dari tanah.
Dan jika suara drone melayang di atas tanaman berarti bahwa para petani dapat mengidentifikasi pola pertumbuhan dan kebutuhan-kebutuhan nutrisi dari tanaman-tanaman itu, dan kemudian memberikan pestisida dan pupuk secara akurat ke titik-titik itu dengan satu armada robot. Hal ini tentunya akan menjadi tambahan yang menggembirakan untuk alat-alat yang saat ini digunakan di lahan-lahan kami.
Mitra-mitra lain yang terlibat dalam proyek SMASH ini meliputi:
- EDI: sebuah perusahaan rekayasa elektronik dan mekanikal yang membantu mengembangkan basis mobile dari system robotik.
- AvMap: teknologi dan sensor-sensor untuk navigasi basis mobile.
- Base s.r.l.: pengiriman dan pemrosesan data serta penyimpanan data cloud.
- Seintech: Analisis dan penggalian data serta pembelajaran mesin.
- Florence University, Agriculture Department: pengembangan efektor-efektor akhir.
- IIT (Italian Institute of Technology): sistem robotic s (Plantoid) untuk memonitor dan menganalisis tanah.
- Sant’Anna Bio Robotic Institute: pengembangan manipulator untuk dipasang pada lengan robot, untuk mengumpulkan sampel-sampel.
- Copernico: persiapan drone untuk memantau dan membuat pemetaan.
- DORIAN: teknologi-teknologi dan algoritma-algoritma untuk penglihatan mesin.
- Giuntini Filippo: ahli ilmu tanah.
(Sumber: Yanmar)
