КРОП РОБОТИКА 2022, ОТВЪД ДОЛИНАТА НА СМЪРТТА

Започваме ли най-накрая да виждаме приемането на пестящи труд роботи в селското стопанство? Краткият и неудовлетворителен обобщен отговор е „Зависи“. Несъмнено виждаме ясни признаци на напредък, но същевременно виждаме ясни признаци на необходим по-голям напредък. (Копие на пейзажа с висока разделителна способност.)

По-рано тази година, Асоциация на западните производители произведени ан отличен доклад което очерта необходимостта от роботика в селското стопанство. Продължаващите трудови предизвикателства, разбира се, са основен двигател, но също и нарастващите разходи, бъдещото търсене, въздействието на изменението на климата и устойчивостта, наред с други. Използването на роботика в селскостопанското производство е следващата прогресия от десетилетия на нарастваща механизация и автоматизация за подобряване на производството на култури. Днешната роботика на културите може да се основава на тези предходни решения и да използва по-нови технологии като прецизна навигация, визия и други сензорни системи, протоколи за свързаност и оперативна съвместимост, задълбочено обучение и изкуствен интелект за справяне с настоящите и бъдещи предизвикателства на фермерите.

И така, какво е робот за култури?

Ние от Купата за смесване намлява Better Food Ventures създавайте различни карти на пазарния пейзаж които улавят използването на технологията в нашата хранителна система. Нашето намерение при създаването на тези пейзажи е не само да представим къде е възприемането на дадена технология днес, но, което е по-важно, накъде се движи. И така, докато разработихме този Пейзаж за роботика на културите за 2022 г., нашата референтна рамка беше да погледнем отвъд механизацията и дефинираната автоматизация към по-автономна роботика на културите. Този фокус върху „роботика“ може би създаде най-трудното предизвикателство за нас – дефинирането на „робот за култури“.

Според дефиницията на Оксфордския речник на английския език, „Роботът е машина – особено такава, програмируема от компютър – способна да извършва автоматично сложна поредица от действия.“ Като оставим настрана селското стопанство за момент, това определение означава, че съдомиялна машина, пералня или термостат, управляващ климатик, всички те могат да се считат за роботи, а не за неща, които напомнят за „робот“ на повечето хора. Когато попитахме „Какво е робот за култури“ в нашите интервюта за този анализ, темата за „спестяването на труд“ се намеси силно. Трябва ли роботът за култури да бъде инструмент за намаляване на труда? Това е мястото, където нашата дефиниция за робот за реколта ни тръгва по пътя „Зависи“?

• Ако една машина само отчита или събира данни, спестява ли достатъчно труд, за да се обмисли робот?
• Ако една машина няма напълно автономна система за мобилност, за да се движи наоколо - може би просто приспособление, теглено от стандартен трактор - това робот ли е?
• Ако една машина е само автономна система за мобилност, която не е предназначена за конкретна трудоспестяваща селскостопанска задача, това робот ли е?
• Ако машината е безпилотен летателен апарат (БЛА)/дрон, робот ли е? Променя ли се отговорът, ако има флот от дронове, координиращи помежду си пръскането на поле?

В крайна сметка, за целите на този роботизиран ландшафтен анализ, ние се съсредоточихме върху машини, които използват хардуер и софтуер, за да възприемат околностите, да анализират данни и да предприемат действия в реално време върху информация, свързана с функция, свързана със земеделски култури, без човешка намеса.

Това определение се фокусира върху характеристики, които позволяват автономни, а не детерминистични действия. В много случаи повтарящата се или ограничена автоматизация може да доведе до завършване на задача по ефективен и рентабилен начин. Голяма част от съществуващите и незаменими селскостопански машини и автоматизация, използвани във фермите днес, биха отговаряли на това описание. Искахме обаче да разгледаме конкретно роботизираните технологии, които могат да предприемат по-непланирани, подходящи и навременни действия в динамичната, непредвидима и неструктурирана среда, която съществува в селскостопанското производство. Това означава повече прецизност, повече сръчност и повече автономност.

Пейзажът на Crop Robotics

Нашата 2022 Crop Robotics Landscape включва близо 250 компании, разработващи роботизирани системи за култури днес. Роботите са смесица: някои са самоходни и други не, други могат да се движат автономно и други не могат, някои са прецизни и други не, както наземни, така и въздушни системи , както и тези, фокусирани върху производството на закрито или на открито. Като цяло системите трябва да предлагат автономна навигация или визуално подпомагана прецизност или комбинация, която да бъде включена в пейзажа. Тези включени области са подчертани в златно в диаграмата по-долу. Белите зони не са автономни или не са завършени роботизирани системи и не са включени в пейзажа.

Пейзажът е ограничен до роботизирани решения, използвани в производството на хранителни култури; не включва роботика за животновъдство, нито за производство на канабис. Сегментите за предпроизводство и разсадник след прибиране на реколтата също са изключени (но имайте предвид, че високоавтоматизираните решения за тези задачи са налични в търговската мрежа днес). По същия начин, само сензорни и аналитични предложения също не са включени, освен ако не са част от цялостна роботизирана система.

Освен това включихме само компании, които предоставят своите роботизирани системи за търговски цели на други. Ако разработват роботика само за собствена вътрешна употреба или само предлагат услуги, тогава те не са включени, нито академични или консорциумни изследователски проекти, освен ако изглежда, че се насочват към търговско предлагане. Продуктовите компании трябва да са достигнали поне етапа на демонстрируем прототип в своето развитие. И накрая, компаниите се появяват само веднъж на пейзажа, въпреки че някои може да предлагат многократни или многофункционални роботизирани решения. Те също така се поставят според тяхната най-сложна или основна функция.

Пейзажът е сегментиран вертикално по система за производство на култури: широколистни редови култури, специално отглеждани на полето, овощни градини и лозя и вътрешни. Пейзажът също е сегментиран хоризонтално по функционална област: автономно движение, управление на културите и реколта. В рамките на тези функционални области са по-специфичните задачи/продуктови сегменти, описани тук:

Автономно движение

Навигация/автономия – по-усъвършенствани системи за автоматично управление с възможност за завиване на крайбрежието и автономни навигационни системи

Малък трактор/платформа – по-малки автономни трактори и носачи с човешки размери

Голям трактор – по-големи автономни трактори и носачи

Вътрешна платформа – по-малки автономни превозвачи, специално за закрити ферми

Управление на културите

Скаутинг и Скаутинг на закрито – автономни роботи за картографиране и разузнаване и въздушни дронове; имайте предвид, че роботите, които се появяват в други категории задачи/продукти, може да имат способности за разузнаване в допълнение към основната си функция

Подготовка и засаждане – автономни роботи за подготовка на полето и засаждане

Приложение за дрон – пръскащи и разпръскващи дронове

Защита от дронове на закрито – дронове за растителна защита на закрито

Приложение и приложение на закрито – автономно и/или визуално направлявано приложение, включително базирани на зрение системи за прецизен контрол

Плевене, прореждане и подрязване – автономно и/или визуално насочвано плевене, прореждане и подрязване, включително базирани на зрението системи за прецизен контрол

Обезлистяване на закрито – автономни роботи за обезлистване на лозови култури в закрити помещения

Жътва

жътва – автономна и/или прецизна роботика за прибиране на реколтата, специфична за сектора на културите

Някои от задачите/продуктовите сегменти, като голям трактор, обхващат множество системи за култури, тъй като роботизираните решения в тях могат да бъдат приложими за повече от един тип култури. Позициите на логото в тези пейзажни полета не са непременно показателни за приложимостта на системата за култури.

Разнообразието от предложения, появяващи се на пейзажа, е може би най-големият извод; роботиката на културите е много активен сектор за различни задачи и видове култури. В областта на автономното движение, въпреки че автоматичното кормилно управление се използва широко от много години, по-стабилната технология за автономна навигация и напълно автономните трактори и по-малките платформи за многофункционално задвижване тепърва навлизат на пазара. В Crop Management има смесица от самоходни и прикачни и прикачени инструменти. Подпомаганите от зрението задачи за прецизна грижа за културите, като точково пръскане и плевене, са области на тежка развойна дейност, особено за по-малко автоматизирания сектор със специални култури. И накрая, култури с висока стойност и труд, като ягоди, пресни домати и плодове от овощни градини са в центъра на много роботизирани инициативи за прибиране на реколтата. Както беше отбелязано, има много активност; успешната комерсиализация обаче е по-рядка.

Преминаване през Долината на смъртта за постигане на мащаб

Правителството на Обединеното кралство наскоро пусна a докладва който прави преглед на автоматизацията в градинарството. В доклада те включват графиката за анализ на жизнения цикъл на автоматизацията, показана по-долу, която те наричат ​​„Нива на технологична готовност в градинарството“. Ако трябваше да картографираме повече от 600 компании, които изследвахме в нашия анализ, доста над 90 процента от тези компании все още биха били означени във фазите „Проучване“ или „Развитие на системата“. В исторически план много компании за селскостопанска роботика не са успели, загивайки в „Долината на смъртта“. Само няколко компании са достигнали „Комерсиализация“, фаза, в която компаниите се опитват да преминат през опасния път от успеха на продукта до успеха на бизнеса и рентабилността.

Има много причини, поради които земеделската роботика е имала висок процент на неуспех при достигането на търговски мащаб. В основата си беше много трудно да се осигури надеждна машина, способна да осигури стойност на фермера наравно с нероботизирано или ръчно решение на рентабилна цена.

Сред техническите предизвикателства, пред които са изправени компаниите за роботика на културите, са:

1. Дизайн: В първите дни една компания може да иска да промени дизайна на своя продукт, за да опита нови неща. Но в един момент, когато започне да се мащабира, трябва да заключи стандартизацията до възможната степен. Актуализирането на внедрените системи остава непрекъснато предизвикателство.
2. Производство: Узряващите компании преминават от обичайно към стандартизирано производство. Една компания, с която разговаряхме, беше преминала от самото изграждане на машини към простото изграждане на база и след това предлагане на доставчици, които извършват подсглобяване. Сега те са достигнали точка на съзряване, при която нито един член на екипа не докосва гаечен ключ, тъй като цялото производство се извършва от партньори.
3. Надеждност: Често използван показател са часове непрекъсната работа, а мащабирането изисква преминаване от „грешки на миля“ към „мили на грешка“. Способността да се справят с неблагоприятните и непредвидими условия на селскостопанското производство изостря трудността при създаването на надеждна машина. Като пример, един човек разказа за непредвиденото предизвикателство при работа в лозя, където киселината от гроздовия сок ускорява влошаването на оборудването.
4. Работа: В даден момент от процеса на мащабиране персоналът на фермата ще управлява машината без присъствието на обслужващ персонал на доставчика на роботизирани решения. На този етап често има пропуски в знанията за това как да работите ефективно с машината, които трябва да бъдат разрешени. Стъпка в мащабирането е обучението на персонала на фермата да управлява самите машини.
5. Услуга: Друг показател, който чухме, беше за намаляване на изискванията за ресурси за поддръжка на услуги: Как може една компания за роботика да премине от X на брой хора, поддържащи единична единица, към това, че един човек поддържа Y на брой различни единици?

Последният технически аспект на мащабирането е лекотата, с която една платформа може да бъде модифицирана, за да обслужва множество култури или множество задачи. Пространството все още е толкова рано, че нямаме толкова много точки от данни за пренасочване на технология за множество култури/задачи. Това обаче е нещо, което много компании очевидно искат да докажат, за да продадат повече клиенти или да убедят инвеститорите, че имат потенциала да обслужват по-голям пазар.

Чухме от много стартиращи роботизирани култури и инвеститори, че първо трябва да се преодолеят технологичните предизвикателства, а след това икономическите и бизнес предизвикателствата. Реалността, разбира се, е, че един успешен разработчик на роботизирано решение за земеделски култури трябва да се сблъска с няколко предизвикателства едновременно: поддържане на бизнес, като същевременно прецизира годността на продукта за пазара, за да привлече плащащи клиенти; усъвършенстване на съответствието на продукта с пазара, като същевременно поддържа интереса на инвеститорите; и поддържане на ангажираността на клиентите фермери.

От страна на бизнеса се опитахме да определим кога една компания може да твърди, че е преминала през „Долината на смъртта“. Една група, с която разговаряхме, много просто каза, че трябва да зададете три ключови бизнес въпроса:

1. Можем ли да го продадем?
2. Търсенето изпреварва ли предлагането?
3. Икономиката на единицата работи ли за всички страни?

Отговорът на въпроса „Можем ли да го продадем?“ обикновено се приравнява на това кога и дали роботът може да изпълни задачата наравно с човек - сравнима производителност за сравнима цена. Това представяне очевидно варира в зависимост от културата и задачата. Като пример, имаше общо споделено усещане, че „брането“ е най-трудната задача за изпълнение наравно с времето, точността и разходите на човек.

Една тема, която се появи в нашите разговори, е, че много фермери може би все още не виждат дългосрочния потенциал на това, което роботите могат да направят в селското стопанство. Те гледат (и ги оценяват) просто като начин да заменят задачите, които човек изпълнява, но не разглеждат какви по-ефективни подходи отвъд възможностите на хората могат да бъдат активирани с тези мощни платформи.

В нашите дискусии проучихме дали бизнес моделът на компания за роботика на културите има съществена разлика в това дали те могат да я продадат. Отговорите бяха широки по отношение на това дали има полза от наличието на модел „Роботика като услуга“ (RaaS) в сравнение с модела за закупуване/лизинг на машина. Нашето нетно заключение по отношение на бизнес моделите е, че въпреки че може да е изгодно да се предлага „Роботика като услуга“ (RaaS) в ранните етапи от развитието на компанията, в по-дългосрочен план компаниите трябва да планират да работят както при покупка, /лизинг и модел RaaS. Предимствата на RaaS в ранните дни са, че те 1) позволяват на фермера да „опита, преди да купи“, което намалява сложността и разходите и по този начин намалява бариерата пред приемането и 2) предлагат стартираща компания, с която да работите по-тясно фермерите да разберат проблемите и да идентифицират потенциални нови предизвикателства за решаване.

Много стартиращи фирми са „раздухали“ своите решения твърде рано, преди да успеят да преодолеят многото сложности, свързани с успешното опериране на пазара. Този „хайп“ накара много фермери да се отнасят подозрително към роботиката на културите като цяло. Фермерите просто искат (и се нуждаят) нещата да работят и много от тях може да са били изгорени в миналото, като са възприели технологии, които не са били напълно зрели. Както каза един стартиращ бизнес, „Трудно е да ги накараш да разберат итеративния процес“. Все пак фермерите са известни и като хора, които решават проблеми и много от тях продължават да се ангажират със стартиращи фирми, за да помогнат за разработването на зрели решения.

Разбира се, „Можем ли да го продадем?“ въпросът наистина трябва да бъде разширен до „Можем ли да го продадем и поддържаме?“. Интересен момент за наблюдение между заварените оператори и новите доставчици на решения ще бъде мащабирането на стартиращи фирми и произтичащата от това необходимост тези компании да имат рентабилен канал за продажби и обслужване. Утвърдените доставчици, разбира се, имат тези канали и John Deere и GUSS Automation обявиха точно такова партньорство.

Подобно на фермерите, инвеститорите също вървят ръка за ръка със стартъп за роботика, пресичащ Долината на смъртта. Настроенията на инвеститорите към селскостопанската роботика са смесени. От една страна, има признание, че не е имало забележими излизания на печеливши стартиращи компании в това пространство (за разлика от тези, които просто имат желана технология). От друга страна, има признание, че проблемите с труда в селското стопанство стават все по-остри и този път могат да бъдат реализирани големи потенциални пазари. Инвеститорите също така виждат, че качеството на технологията и стартиращите екипи са се подобрили през последните няколко години.

Окуражително е да видим повече инвеститори, които разглеждат пространството, отколкото преди няколко години, изписвайки по-големи чекове в по-късните кръгове и инвестирайки при високи оценки. Инвеститорите също така разбират предизвикателствата по-добре от преди, така че да могат да разграничават сегментите, към които са насочени разработчиците, например трудността при прибиране на реколтата в открито поле срещу проучване в оранжерия.

Какво ни вдъхва оптимизъм. Роботизацията на културите напредва?

И така, като се има предвид горното, защо се чувстваме оптимисти, че роботиката на културите бележи здравословен напредък? Поради редица причини Долината на смъртта може да не е толкова широка, нито толкова фатална, както беше в миналото за компаниите в това пространство.

Освен нарастващата нужда от спестяващи труд решения в селското стопанство, ние сме оптимисти, че роботиката на културите напредва просто поради основния технологичен прогрес, който се случи през последното десетилетие. Отново и отново в интервютата, които проведохме, чувахме фрази, подобни на „това не би било възможно преди десетилетие“. Някой направо заяви, че преди няколко години „машините не са били готови“ за условията на земеделие. Мащабните подобрения в основните изчислителни технологии, достъпността и производителността на системите за компютърно зрение, възможностите за задълбочено обучение и дори автоматизираните системи за мобилност изминаха дълъг път през последните десет години.

В допълнение към подобрената технологична база, има повече опитни таланти, отколкото преди десетилетие и този талант носи набор от опит от целия пейзаж на роботиката, включително вникване в мащабирането към успеха. В това отношение роботиката на културите може да използва по-широките, по-добре финансирани роботизирани пространства на самоуправляващите се превозни средства и автоматизацията на складове. Също толкова важно е, че повечето от екипите, които постигат успех, използват комбинация от експерти по роботика и експерти по ферми. Предишни екипи по роботика на селскостопански продукти може да са имали технологичната мощ да разработят решение, но може да не са разбирали пазара на селскостопански продукти или реалностите на земеделската среда.

Ние също така сме оптимисти, защото дълбочината и обхватът на роботизираните решения за земеделски култури се разширяват, както се вижда от броя на компаниите, представени в нашата среда. Въпреки че големите ферми за стокови редови култури – като тези в Средния запад на САЩ – вече са силно автоматизирани и дори масово са приели роботизирани системи за автоматично управление, много ясна индикация за напредък е, че виждаме по-разнообразен набор от роботизирани решения за култури, отколкото през годините минало.

Например, новите роботизирани платформи успешно изпълняват задачи, спестяващи труд, които са със скромна трудност. Може би най-добрият пример за това е GUSS автономна пръскачка, която може да работи в овощни градини. Самозахранващата се машина GUSS се движи автономно и може да регулира селективно пръскането си въз основа на своите ултразвукови сензори. Достигна търговски мащаб. Започваме също така да виждаме повече решения, насочени към фермери, които не са обслужвани от спестяващи труд решения за автоматизация, като например по-малки земеделски операции или системи за нишови специални култури. Примери за това са масло, Найо or ферма-нг. И накрая, виждаме развитието на „умни инструменти“. Като не поемат бремето на разработването на автономно движение, тези решения могат да бъдат изтеглени зад трактор, за да се съсредоточат върху сложни селскостопански задачи като визуално направлявано селективно плевене и пръскане. незрял, Фермерски намлява Въглеродна роботика са примери за този вид решение.

Една окуражаваща тенденция, която също наблюдаваме, е ролята на действащите доставчици на селскостопанско оборудване, особено при специалните култури. Джон Диър (Синя река, Bear Flag Robotics), както и Case New Holland (Raven Industries) са сигнализирали за готовност да придобият компании в роботиката на културите, за да допълнят своите текущи вътрешни усилия за научноизследователска и развойна дейност. Yamaha намлява Toyota, чрез своите рискови фондове, също са показали желание за партньорство и инвестиране в пространството. Остава да се види дали други действащи играчи в оборудването имат желанието да инвестират в съвкупността от технологии и таланти, необходими за въвеждане на роботизирани решения на пазара.

Поглед напред

Двигателите за повишена автоматизация в селското стопанство са очевидни и е вероятно да продължат да се увеличават с течение на времето. По този начин съществува голяма възможност за роботизирани решения, които могат да помогнат на фермерите да смекчат производствените си предизвикателства. Тоест, стига тези решения да се представят добре и на разумна цена в реалния свят на комерсиални земеделски операции. Както забелязахме, докато проучвахме ландшафта, има впечатляващ брой компании, фокусирани върху разработването на решения за роботика на културите в широк набор от системи и задачи за култури, и с по-голям комерсиален фокус в сравнение с минали проекти. Пазарът обаче продължава да се чувства ранен, тъй като компаниите продължават да се ориентират в трудния процес на създаване и внедряване на стабилни решения в мащаб за тази предизвикателна индустрия. Все пак има повече място за оптимизъм и постигане на по-осезаем напредък сега от всякога. Crop Robotics „Долината на смъртта“, която толкова много стартиращи компании не успяха да прекосят, изглежда става по-малко широка и зловеща до голяма степен поради главоломната скорост на технологичния прогрес. Докато роботизираната революция в растениевъдството вероятно е още известно време, виждаме обещаваща еволюция и очакваме да видим по-успешни роботизирани компании за култури в недалечното бъдеще.

Благодарности

Бихме искали да благодарим на Калифорнийски университет по земеделие и природни ресурси намлява В лозята за силния им интерес към роботиката на културите и продължаващата им подкрепа за този проект. Благодаря ти за Саймън Пиърсън, директор, Институт за агро-хранителни технологии на Линкълн и професор по агро-хранителни технологии, Университет на Линкълн в Обединеното кралство за неговите прозрения и използването на графиката от доклада за преглед на автоматизацията в градинарството. Благодаря ти за Уолт Дъфлок на Western Growers Association за споделянето на неговата подробна гледна точка за сектора на земеделската роботика. Най-важното е, че бихме искали да благодарим на всички стартиращи фирми и иноватори, които работят неуморно, за да направят роботиката на културите така необходима реалност. Специални благодарности на онези предприемачи и инвеститори, които разговаряха с нас и ни предоставиха уникален поглед към предизвикателствата и вълнението на роботизирания бизнес с култури.

Bios

Крис Тейлър е старши консултант по Купата за смесване екип и е прекарал повече от 20 години в глобална ИТ стратегия и иновации за развитие в производството, дизайна и здравеопазването, фокусирайки се наскоро върху AgTech.

Майкъл Роуз е партньор в Купата за смесване намлява Better Food Ventures където той носи повече от 25 години, потопени в създаване на нови предприятия и иновации като оперативен изпълнителен директор и инвеститор в секторите Food Tech, AgTech, ресторантьорство, интернет и мобилни сектори.

Роб Трайс основан Купата за смесване за свързване на новатори в областта на храните, селското стопанство и ИТ за лидерство в мисленето и действието и Better Food Ventures да инвестира в стартиращи фирми, използващи ИТ за положително въздействие в Agrifoodtech.