Robotik Tozlaştırıcılar Dikey Tarımda Rol Oynayabilir mi?

Dikey tarım piyasası katlanarak büyümeye hazırlanıyor ve değerlemeden genişliyor 5.6 milyar dolar 35 yılına kadar 2032 milyara ulaşması bekleniyor; bu da on yıl içinde neredeyse yedi kat artış anlamına geliyor. Bu büyüyen pazardan yararlanmak için inovasyon ve ileri teknolojilerin kullanımı şart. Robotik polinatörler veya "robot arılar", bu alanda potansiyel bir dönüştürücü olarak öne çıkıyor.

Ancak robotik polenleyicilerin potansiyelini anlamak için dikey tarımBu kategorilerin ne anlama geldiğine dair net bir fikrimiz olmalı. Bu nedenle tartışmaya dikey çiftçiliğin ve robotik polenleyicilerin ne anlama geldiğine dair kısa bir genel bakışla başlayacağız.

Dikey Tarım Nedir?

Dikey tarım, mahsulleri dikey olarak istiflenmiş katmanlarda yetiştirmek için kullanılan bir tarım yöntemi/tekniğidir. Geleneksel tarım yatay olmuştur ve mahsuller tarım arazilerinde yetiştirilmiştir. Ancak, bu gezegendeki verimli toprak alanı sabittir ve küresel nüfus sürekli olarak artmaktadır, dikey tarım çoğunlukla aquaponics, hydroponics ve aeroponics gibi tarımda toprak gerekliliğini gereksiz kılan tekniklerle kontrollü bir ortamda gerçekleştirilen bir çözüm olarak ortaya çıkmıştır. 

Bu günlerde binalarda, nakliye konteynırlarında ve hatta yer altında Derin Çiftlikler olarak bilinen dikey çiftlikler bulabiliriz. 

Dikey tarımın avantajları çoktur. Çevre koruma çabaları açısından daha verimli, hava koşullarına dayanıklı ve daha sağlıklı bir alternatiftir. Genellikle geleneksel tarım döngülerinin öncüsü olan ormansızlaştırmayı gerektirmez ve çiftçilik, ekim ve tarım makineleriyle hasat dahil olmak üzere yüksek karbon ayak izine sahip birçok geleneksel tarım faaliyetini de gerektirmez. 

Dikey tarım kavramının öncülüğünü 1999 yılında Dickson Despommier yaptı ve bu, şu anda yeni ortaya çıkan bir uygulama alanının başlangıcı oldu. Dikey çiftçiliğin önümüzdeki yıllarda gelişmesi ve çeşitlenmesi yolunu belirleyen de bu temeldir. 

Dikey tarım hakkında daha fazla bilgi edinmek için buraya tıklayın.

Robotik Tozlaştırıcılar Nedir?

Kısacası robot tozlayıcılar, tekerlekleri ve kolu olan büyük boy arılara benziyor. Bu teknolojik yenilik, küresel gıda üretimine önemli bir zorluk teşkil eden, arılar gibi doğal tozlayıcıların kıtlığı gibi acil bir soruna çözüm bulmak üzere tasarlandı. Bu zorluğa yanıt olarak West Virginia Üniversitesi'ndeki araştırmacılar robotik bir tozlayıcı tasarladılar.

Üniversitenin Makine ve Havacılık ve Uzay Mühendisliği Bölümünde doçent olan Yu Gu tarafından oluşturulan model, çeşitli mahsulleri barındıran sera ortamlarında tozlaşmaya yardımcı olmayı amaçlayan altı kollu bir robotu içeriyor. Robotik tozlayıcıların amacı iki yönlüdür.

Acil amaçları, çiçek muayenesi, haritalama, tozlaşma ve gelişim takibi gibi tekrarlayan, zaman alıcı ve emek yoğun görevleri yerine getirerek çiftçilerin ekim, sulama ve haşere kontrolüne konsantre olmalarını sağlamak.

Uzun vadede, robotik tozlayıcı, bireysel mahsullerle optimize edilmiş verimlilikle ilgilenmeyi, böceklerin azaldığı dönemlerde gıda üretimini sağlamayı ve mahsul verileri takibi gibi katma değerli hizmetler sağlamayı hedefliyor. Robot tozlayıcının operasyonel vizyonunu tartışan Yu Gu şunları söyledi:

"Çevrenin haritasını çıkarıyor ve robot çevre hakkında genel bir fikre sahip olduğunda, bitkilerin daha ayrıntılı bir haritasını çıkaracak ve çiçeklerin nerede olduğunu ve hangi çiçeğin tozlaşması gerektiğini bilecek."

Bu yetenekleri göz önünde bulundurarak robotik polinatörlerin dikey tarıma nasıl katkıda bulunabileceğini inceleyelim.

Robotik Tozlayıcıların Artıları ve Eksileri

Robotik tozlaştırıcılar tarım endüstrisine çeşitli faydalar sağlama potansiyeline sahiptir.

Robot tozlaştırıcılar 24/7 çalışarak insanlardan daha fazla verimlilik sunarak işçilik maliyetlerini azaltır ve gıda verimini artırır. Zorlu koşullarda dahi gece gündüz aralıksız çalışabilirler. Üstelik mahsul verilerini toplama ve analiz etme yetenekleri, yetiştiricilere ekimleri üzerinde hassas kontrol sağlayarak tarımsal kararların daha bilinçli alınmasını sağlar.

Bu robotik polinatörlerin otonom bir şekilde çalışmasını sağlayan aynı teknolojik yaratıcılık, bunların belirli tarımsal görevler için özelleştirilmesini sağlar. Mahsul boyutuna ve çiftliklerdeki polinasyon ihtiyaçlarına bağlı olarak ölçekleri büyütülebilir veya küçültülebilir. Bu makineler ayrıca belirli bitkileri veya alanları geleneksel yöntemlerden daha hassas bir şekilde polinasyon yaparak kaynak verimliliğini ve gıda verimini artırabilir.

Bu robotlar tozlaşmanın yanı sıra havayı, suyu ve diğer çevresel faktörleri de gerçek zamanlı olarak ölçerek daha güvenli ve daha sürdürülebilir tarıma katkıda bulunabilir.

Böcek ilacı veya diğer toksinlere olan ihtiyacı ortadan kaldıran robot tozlayıcılar, çevresel etkilerini azaltmak ve faaliyetlerini iyileştirmek isteyen çiftçilere hitap ediyor.

Ancak elbette robot tozlayıcıların sorunları da var:

• Son teknolojik gelişmelere rağmen robotik tozlaşma maliyetlidir ve mahsulleri verimli bir şekilde gübrelemek için arılar gibi doğal tozlayıcıların yerini almaktan çok uzaktır. Gezegende 250,000'den fazla çiçekli bitki türünün bulunduğunu ve bunların hepsinin polen vektörleriyle benzersiz şekillerde etkileşime girdiğini belirtmeden geçemeyeceğiz.
• Uzaylı istilacı türlerin neslinin tükenmesine neden olduğu ve ekosistem fonksiyonlarını ve hizmetlerini bozduğu göz önüne alındığında, robotik tozlaşma daha geniş ekosistemlere zarar verebilir.
• Tek bir polinatöre güvenmek, karmaşık teknolojinin başarısızlığı veya siber saldırılar yoluyla savunmasızlığı artırır ve bu da büyük bir gıda güvensizliğine yol açabilir. Dahası, genetik çeşitliliği azaltmak, çiçeğin hastalık gibi şeylere direnme yeteneğini etkileyebilir ve onları daha az sağlıklı hale getirebilir.

Dikey Tarımda Tozlaşma Zorlukları

Dikey tarım büyük bir tantanayla başladı. Ontario'daki Guelph Üniversitesi'nde kontrollü çevre çiftçiliği alanında araştırmacı olan Thomas Graham, dikey çiftliklerin "beslenmemize anlamlı miktarda katkıda bulunma potansiyeline sahip olduğuna" inanıyordu. Her ne kadar büyük bir umut ve tantanayla başlamış olsa da, dikey tarım da kendi payına düşen zorluklarla karşı karşıya kaldı. Bu zorluklar arasında enflasyon, yükselen enerji fiyatları, önemli miktarda elektriğe olan sürekli talep ve daha fazlası yer alıyordu. 

Birçok dikey çiftlik, marul ve otlar da dahil olmak üzere yalnızca yeşil mahsulleri içeren, daha az suya ihtiyaç duyan ve hidroponik kullanılarak hızlı bir şekilde yetiştirilebilen belirli bir ürün grubunun ötesine geçmeyi başaramadı. 

Dikey tarım uygulamalarının gerçek potansiyeline ulaşması ve gıda güvensizliği zorluklarını çözmede anlamlı bir hamle yapması için, sunduğu ve üretmeye yardımcı olduğu ürün yelpazesini genişletmesi gerekir. Bu genişleme polinatörlerin yardımı olmadan mümkün olmazdı. 

Bir göre ders çalışma ABD Tarım Bakanlığı'na bağlı Ulusal Gıda ve Tarım Enstitüsü tarafından yayınlanan bir rapora göre, dünyadaki çiçekli bitkilerin yaklaşık %75'i ve dünya gıda ürünlerinin %35'i hayvansal polinatörlere bağımlıdır. Arılar en önemli polinatör türü olsa da - Amerika'da 4,000'den fazla Arı türü var – Ürün verimini artırmaya yardımcı olan polinatörler arasında ayrıca eşek arıları, güveler, sinekler, kelebekler, kuşlar, yarasalar ve daha fazlası bulunur. 

Bu doğal polen taşıyıcılar dikey tarımda işlerini yapmakta zorluk çekiyorlar. Ticari tarımda en popüler polen taşıyıcılardan biri olan evcilleştirilmiş bal arıları, yapay ışık altında gezinme konusunda sorunlarla karşı karşıyadır. Elle tozlaşma, çok fazla zaman, çaba ve maliyet gerektirdiğinden ekonomik açıdan da uygun değildir.

Robotik Tozlayıcılar Bu Zorlukların üstesinden Nasıl Geliyor?

Robotik tozlayıcıların çalışabileceği birden fazla yol var. Robot tozlayıcıların başarılı bir şekilde konuşlandırıldığı gerçek hayattaki bazı kullanım durumlarına bakacağız. 

Sürücüsüz Arabalara Benzeyen Robot Tozlayıcılar

Bu tür robotik polinatörler, başlangıçta Işık Algılama ve Mesafe Belirleme teknolojisinden (LIDAR) yararlanır. İlk önce seranın üç boyutlu bir haritasını oluşturmak ve yolunu belirlemek için lazerleri kullanırlar. Koluyla mümkün olduğunca çok çiçeğe ulaşmak için sera sıraları arasında hareket eder ve mahsullerin daha yüksek çözünürlüklü, üç boyutlu haritalarını yakalar. Polinasyona hazır çiçekleri bulduğunda veya tanımladığında, bir sonraki aşamaya geçer. 

Kolunun ucundaki esnek poliüretan kıllardan yapılmış küçük, üç boyutlu baskılı bir fırçayla çiçekleri nazikçe okşuyor. Bu, polenin erkek üreme organlarından taşınmasını ve tozlaşmanın başlamasını sağlıyor. Robotun hafızası, daha önce tozlaşmış bitkileri hatırlamasına yardımcı oluyor, böylece kendini tekrarlamıyor ve işi olabildiğince hızlı tamamlıyor.

Yapay Zeka Destekli Dronlardan Yararlanan Robotik Tozlaşma

Robotik tozlaşmanın bir diğer yaklaşımı, mini dronlardan yararlanmaya dayanmaktadır. Bu dronları çiftçilerin hayati özelliklerini tanımaları ve ölçmeleri için yönlendirmek üzere yapay zeka destekli yazılım kullanır. Bu dronlar bitkilerin yakınında uçar ve gerekli bilgileri yakalamak için kamera sensörlerini kullanır. Ve seranın içindeki atmosfer koşulları tozlaşma için en uygun olduğunda, dronlar etrafındaki havayı rahatsız etmeye başlar. Sarsılan hava çiçeklerin titreşmesine neden olur, bu da sonunda poleni onlardan sallar ve tozlaşmayı başlatır. 

Nanorobot Tozlaştırıcı

Finlandiya'daki Tampere Üniversitesi'nden araştırmacılar, ışığa duyarlı malzemelerin birleştirilmesine dayalı aero-robotik prensibiyle çalışan bir tür nanorobot tozlaştırıcı geliştirdiler. Yani bunlar ışığa duyarlı malzemelerin bir araya getirilmesinden oluşan uçan robotlardır. 

Işık, tozlaşma gerektiren alanları hedef alan bu robotlar için bir kontrol mekanizması görevi görüyor. Bu yöntemin polen yüklü yapay tohumların hassas şekilde dağıtılmasında etkili olduğu kanıtlanmıştır. Her bir yapay tohum, tüylerin görünür ışığa maruz kaldığında açılmasını veya kapanmasını sağlayan, ışığa duyarlı sıvı kristal elastomerlerden yapılmış esnek bir aktüatörle donatılmıştır.

Işık kullanımı, robot polinatörlerin yumuşak robotun yapısının şeklini değiştirerek rüzgarın şiddetine ve yönüne uyum sağlamasını da sağlıyor. Henüz seri üretime hazır olmasa da, bu robotik teknolojinin tohum ekme yeteneklerinin daha da geliştirilmesi gerekiyor.

Gezici Zemin Robotu Tozlaştırıcılar: Dikey Tarım Çözüm Alanında Potansiyel Bir Rakip

Teknoloji geliştiricileri ayrıca, bitki sıraları arasında hareket ederek tozlaşmayı kolaylaştırmak için hava darbeleri yayan, karada gezen robot tozlayıcıları da tanıttı. Robotların sıralar arasındaki hareketini bir tablet aracılığıyla yönetecek insan operatörleri gerektiren geliştirme aşamasında olmalarına rağmen, bu makineler şimdiden tatmin edici bir özerklik seviyesine ulaştı. Geliştiriciler, bu robotların yakında dikey tarım kurulumlarında etkili olabileceğine inanıyor.

Dikey tarımda robotik tozlayıcı kullanmanın faydaları çok sayıda olabilir. 

Doğal tozlaştırıcılar, maliyet etkinliği ve verimliliğine bakılmaksızın virüsleri yayabilir. Geleneksel tarımda genellikle doğal polen taşıyıcı olarak ticari olarak üretilen arılar kullanılır. Bu arılar, kontrollü sera ortamlarından kaçma ve yabani arı popülasyonlarını enfekte etme riskini taşıyor; bu da zaten kritik olan bir sorunu potansiyel olarak daha da kötüleştiriyor: iklim değişikliği, hızlı kentleşme ve pestisit kullanımı nedeniyle azalan böcek popülasyonu.

Robotik polinatörler bu enfeksiyonların yayılmasını durdurmaya yardımcı olabilir. Ayrıca yapılandırılmış ortamlarda hareket ederken ve öngörülemeyen hava ve sıcaklıklardan kaçınırken oldukça etkilidirler. 

Robotik Tozlayıcı Uzayındaki Şirketler

Dünya gıda ürünlerinin %75'inden fazlasının en azından bir dereceye kadar böcekler ve diğer hayvanlar tarafından tozlaşmaya dayandığı göz önüne alındığında, şirketler aşağıdakiler de dahil olmak üzere robotik tozlayıcılar üzerinde hevesle çalışmaktadır:

1. Arugga

Bugüne kadar 5.8 milyon dolar toplayan bu şirket, tozlaşmaya hazır çiçekleri tespit etmek ve onlara hava darbeleri göndererek süreci başlatmak için NVIDIA Metropolis platformu aracılığıyla geliştirilen bilgisayar görüşünü kullanan yapay zeka destekli robotlar üretiyor.

Botların performansı yaban arılarıyla aynı seviyede, hatta bazı durumlarda %5'e kadar daha iyi olsa da, aynı zamanda yol boyunca veri toplama ve analiz etme yeteneği de sunuyor. 

Arugga'nın robotları, kaliteden ödün vermeden %20'ye varan verim artışı sağladı. Gezici tarla robotu Polly, çilek, yaban mersini, domates ve diğer mahsullerle çalışıyor. 

Şirket son olarak Finlandiya'daki Agrifutura'nın 4.6 hektarlık serasını, robotik tozlaşma teknolojisini tam olarak kullanan dünyanın ilk tesisine dönüştürdü. 

2. Yamaha Motoru

Yamaha Motor, uzun zamandır tarımın modernizasyonunda önemli bir rol oynuyor ve Japonya'nın azalan ve yaşlanan çiftçi nüfusuna çözümler üzerinde çalışıyor. Şirket, endüstriyel kullanım amaçlı insansız helikopterler, tarım dronları, otomatik güdümlü destek araçları, robot kolları ve daha fazlasını geliştiriyor. 

Yamaha, Aralık 2022'de "Bu tür meyve bahçelerinde budama, tozlaşma, meyve seyreltme, hasat ve diğer görevlerde hemen kullanıma hazır olacak araçlar geliştiriyoruz" demişti. Birkaç yıl önce, bir Japon üretim şirketi, genel amaçlı UGV'ler ve robotik tozlayıcılar, hasat makineleri ve paketleme sistemleri geliştiren Robotics Plus'a 10 milyon dolar yatırım yaptı. 

Yamaha Motor hisseleri (YAMHF) şu anda YTD'ye göre %25 artışla 9.29 dolardan işlem görüyor, %3.79 temettü getirisi ödüyor ve F/K (TTM) 6.20'ye sahip.

3. Edete Hassasiyeti

Bu tarım teknolojisi girişimi, robotik tozlayıcılar üretiyor ve yapay tozlaşmayı bir hizmet olarak (APaS) sunuyor. Edete Precision, rüzgarla tozlaşmayı destekleyerek Kaliforniya'daki bir fıstık bahçesinde verimi artırdı tarafından 24%Şirketin robotik 2BeTM tozlayıcısı, çiçeklenme döneminde sıkı bir şekilde kontrol edilen ve yönetilen küçük miktarlarda polen dağıtarak yapay tozlaşma gerçekleştirir. Şu anda antep fıstığına odaklanan Edete, badem, kiraz ve avokadoya geçmeyi hedefliyor.

4. HasatX

Bugüne kadar 150 milyon yen toplayan Japonya merkezli HarvestX, tarım endüstrisinde var olan çeşitli sorunları çözmek için robotik ve yapay zeka teknolojileri geliştiriyor. Buna robotlar tarafından çileklerin otomatik tozlaştırılması da dahildir. 

Şirket, çiçek yönelimi hakkında denetimli veriler üretmek için 3B modeller ve işlenmiş görseller kullanan bir makine öğrenmesi tekniği geliştirdi. Bir sinir ağı uygulayarak, arıların tozlaşma davranışlarının özelliklerini çıkarıyor ve bunları tozlaşma algoritmalarına uyguluyor.

Dikey Tarımda Robotik Tozlayıcılar: Gelecekte Neler Var?

Robot tozlaştırıcıların gerçek potansiyellerine ulaşabilmeleri için kapsamlarını genişletmeye yönelik daha fazla çalışma yapılması şarttır. Çeşitli mahsul üretim senaryolarında etkinliklerini göstermeleri gerekiyor. Her bitkinin veya mahsulün kendine has karmaşıklıkları olduğu göz önüne alındığında, geliştiriciler bu teknolojileri farklı tozlaşma yöntemleri gerektiren mahsullere uyarlama zorluğuyla karşı karşıya kalıyor.

Bu işin hassas doğası, bitki örtüsüne potansiyel olarak zarar verebilecek mekanik çözümlerin uzaktan yönlendirilmesiyle ilişkili risklerle birleşiyor. Bu riski azaltacak bir çözüm, daha az hassasiyet gerektiren bitki veya mahsul kümeleriyle çalışan tozlaştırıcıları içerebilir. Öte yandan, hava akışının çalışmayı kesintiye uğratma potansiyeli nedeniyle mahsullere, özellikle de hassas tozlaşmaya ihtiyaç duyanlara bireysel ilgi gösterilmesi daha zor olabilir.

Entomologlar ve tarım bilimcileri gibi uzmanlarla işbirliği, bu robotik çözümlerin daha esnek ve uyarlanabilir hale getirilmesinin anahtarıdır. Bu çabalara rağmen, günlük tüketimimiz için gerekli olan mahsullerin, meyvelerin ve sebzelerin çok çeşitli olması, hâlâ yapılması gereken önemli miktarda iş olduğu anlamına geliyor.

Üstelik bu robotik çözümlerin verimliliği korumak için iklim değişikliğinin getirdiği değişen koşullara uyum sağlaması gerekiyor. Uygun fiyatlılık bir diğer kritik faktördür; Daha erişilebilir fiyatlandırma, rekabetçi ve sürekli gelişen tarım sektörüne girişin önündeki engelleri azaltacaktır.

Robotik tozlayıcıların geleceği aynı zamanda dikey tarımın büyümesiyle de yakından bağlantılı. Pek çok uzman henüz dikey tarımı geleneksel tarımın yerini alacak bir araç olarak görmese de, kapalı alanlarda etkili bir şekilde ürün yetiştirmek için dikey tarımın uygulanabilirliğini kabul ediyorlar. Dikey tarımın geleneksel yöntemleri önemli ölçüde tamamlamaya başlaması durumunda, robotik polen taşıyıcılara yönelik fırsatlar artacak ve bu alanda çeşitli yeniliklerin önünü açacaktır.

Robot teknolojisinin bugün bildiğimiz tarımı nasıl değiştirdiğini öğrenmek için buraya tıklayın.