Miként tud a Föld ellátni kilenc vagy tízmilliárd embert? Az „intelligens gazdálkodás” fontos része az egzisztenciális kérdés megválaszolásának: rendkívül magas hatékonyság az élelmiszer-termelésben a legújabb technológia célzott felhasználásával, számítógéppel támogatott és – ahol lehetséges – teljesen automatikus módon.
Kvantumszámítógépek, űrturizmus vagy hidrogéntechnológia – a legújabb technológiai hírek folyamatosan változó témakörökről szólnak. Érdekes módon azonban a legfontosabb ágazat, a mezőgazdaság ritkán kerül említésre. Annak ellenére, hogy mindeddig megbízhatóan táplálta az exponenciálisan növekvő emberi populációt. A 18. században kezdődött mezőgazdasági forradalom óriási hozam növekedést tett lehetővé, ami a nagy hozamú növényfajtákon, az ásványi műtrágyák és a vegyi növényvédő szerek növekvő használatán, a gépesítésen és a nagyarányú mesterséges öntözésen alapult. Az ökológiába történő beavatkozás azonban nem mentes a nem kívánt mellékhatásoktól.
Valamennyi jól megalapozott népesség-előrejelzés azt jósolja, hogy a század végére az emberiség lélekszáma kilenc-tízmilliárd főre növekszik majd. A Föld képes arra, hogy még ezt a nagyszámú embert is elegendő élelemmel lássa el, de a mezőgazdaság óriási kihívással néz szembe. A növénytermesztésnek és az állattenyésztésnek az életfenntartó erőforrások veszélyeztetése nélkül kell többet előállítania. A legértékesebb „erőforrásaink” a termékeny talaj, a tiszta talajvíz és az érintetlen természeti világ, amiket mindenáron meg kell védeni.
A földterület helyett koncentráljunk a növényre
Mindeddig a növénytermesztésben számos fontos munkalépés – például az ültetés, a műtrágyázás és a növényvédelmi intézkedések – a földterület alapúnak számított. A vetőmag, vagy növényvédőszer kiszórásakor a mennyiséget hektáronként számították és a gépek az erre kalkulált áramlási sebességgel juttatták ki az anyagot. A növények erősítése helyett azonban a nitrogénműtrágya egy része így a talajvízbe jut, ahol pedig az egyértelműen nem kívánatos. Az olyan munkák, mint a gyümölcsfák metszése vagy a kényes gyümölcs- és zöldségfajták betakarítása költséges kézi munkát igényelnek, miközben egyre több vállalkozásnak jelent problémát a munkaerőhiány.
Az intelligens gazdálkodás modern technológiákat alkalmaz a mezőgazdaság hatékonyságának növeléséhez, minden erőforrás takarékosabb felhasználásához, a monoton munkavégzés alóli mentesítéshez és a magasabb terméshozamhoz. Ebben az összefüggésben precíziós gazdálkodásról, digitális gazdálkodásról vagy e-gazdálkodásról is beszélhetünk. A számítógéppel támogatott és hálózatba kapcsolt folyamatok, valamint a gépi tanulás és a testreszabott robotfunkciók segítségével a fókusz a földterületről az egyes növényekre helyezhető.
Minél közvetlenebbül irányulnak az intézkedések növényekre, annál gazdaságosabban és hatékonyabban használhatók fel. A gyomirtó szerek használata például jelentősen csökkenthető, ha azokat célzottabban alkalmazzuk az egyes növényekre. A gyümölcsöket és zöldségeket robotok takaríthatják be folyamatos üzemben, mindig az optimális érettségi szinten.
A könnyű, autonóm terepi robotok a talaj védelmére is lehetőséget kínálnak. Napjaink nagy mezőgazdasági gépei akár tíz tonnát is nyomnak, ez a súly pedig drámai talajtömörödést eredményez, ami nagymértékben korlátozza az érintett talajréteg víz- és levegőfelvevő képességét, így erősen befolyásolja a talaj életét és a gépek útvonala közelében lévő területeken a haszonnövények növekedésére és egészségére is hatással van. Az intelligens gazdálkodás az egészségesebb talajhoz és a biológiai sokféleség növekedéséhez is hozzájárulhat.
Automatizálás a mezőgazdaságban és a kertészetekben
Jelenleg sok alkalmazás csak tanulmányként vagy prototípusként létezik, de az intelligens már gyakorlati hasznosításra is alkalmazzák, például a precíziós ültetésben. Ezt eredetileg kutatásra és vetőmagnemesítésre fejlesztették ki. A gépek pontosan meghatározott időközönként tudják elvetni az egyes magokat, így minden növény elegendő helyet kap a növekedéshez, és a terület optimálisan használható ki. Az értékes magvak ugyanakkor rendkívül hatékonyan hasznosulnak.
A legmodernebb gépek soronként egy-egy elektromos meghajtású elválasztó modult használnak. A motor egy lyukazott, vagy fogazott tárcsát hajt meg, amely az egyes magvakat a kiömlőnyíláshoz juttatja. Egy intelligens vezérlő segítségével minden vetőmagtípushoz pontosan beállítható az optimális távolság, a kanyarokban pedig kompenzálhatók az egyes sorok eltérő sugarai. A magvak a tárcsákba történő adagolása szintén motoros záróelemek segítségével történik.
Az üvegházi zöldség- és virágtermesztésben sok növényt először kis cserépben hajtatnak ki, majd később nagyobb cserepekbe vagy ágyásokba ültetik át azokat. A modern kertészeti vállalkozásokban olyan gépek végzik a növények, cserepek válogatását, kezelését, amelyek mechanikája nagyban hasonlít az ipari termelésben és logisztikában használt berendezésekhez. Léteznek Vannak szállítószalagok és görgős szállítószalagok, amelyeken a különböző szakaszokban lévő terményeket tartalmazó tálcákat szállítják, válogatják és ültetik át. Az itt használt megfogók csak az „ujjaik” alakjában térnek el a más iparágakban használt hasonló eszközöktől. Mikromotorral hajtva végzik az egyes cserepek és gyökérgolyók automatikus kezelését.
A zöldség-gyümölcsöket betakarító önjáró gépek még nem érték el az általános használatra szánt sorozatérettséget, de a technikai fejlődés iránya már látszik: kamerás szenzorok érzékelik a szamóca vagy a paprika érettségi fokát szín és forma alapján és pontosan rögzítik azok helyzetét. A fedélzeti számítógép ezeket az adatokat használja egy robotkar vezérlésére, amelyt egyfajta ollóval és egy begyűjtőeszközzel szerelnek fel. A technológiának a prototípusai tele vannak villanymotorokkal, a generátorok áramával meghajtott villanymotoroktól és a robotkartól a vágóberendezésig és a betakarított termény gyűjtőrendszeréig.
Főbb technológiák: elektromos rendszer és elektronika
„A hagyományos mezőgazdasági gépekben nagyon elterjedtek a mechanikus fogaskerekes hajtóművek és a pneumatikus hajtások – magyarázta Kevin Moser, a FAULHABER mezőgazdasági alkalmazásokért felelős üzletfejlesztési menedzsere. – Az intelligens gazdálkodás kisebb méretű rendszereihez képest ezek gyakran túl nehezek, túl nagyok, mechanikailag túl bonyolultak és energiafogyasztásuk is túlságosan nagy. Ezért egyre több elektromos mikromotort használnak arra, hogy bizonyos munkalépésekhez biztosítsák az energiát. A mezőgazdasági környezetben használt hajtásoknak azonban jellemzően nagyon magas követelményeknek kell megfelelniük.”
A hagyományos nagy eszközökkel ellentétben az intelligens gazdálkodásban használt gépek és alkatrészek általában kompaktabbak és könnyebbek. Ez azt eredményezi, hogy gyakran kevés hely áll rendelkezésre a motorok számára. Mindazonáltal vetőtárcsák, szárnyak, megfogók, robotkarok vagy ollók meghajtóiként elegendő energiát kell szolgáltatniuk az adott feladat megbízható elvégzéséhez, számtalan cikluson keresztül. Ugyanakkor rendkívül hatékonyan kell működniük, mivel az autonóm egységek általában korlátozott teljesítménytartalékkal rendelkező akkumulátorokból nyerik az energiát. Lehetővé kell tenni a hajtáselektronika a hálózati struktúrákba történő integrálását, és létre kell hozni az intelligens vezérlést.
„Ezek tipikus követelmények a legmagasabb osztályú hajtásrendszerekkel szemben; a helyes válaszok megadása pedig mindig a FAULHABER alapfeladata – mondta Kevin Moser. – Sőt, a mezőgazdasági környezetben használt hajtásoknak rendkívül robusztusnak is kell lenniük, hogy a legzordabb körülmények között is megbízhatóan és hosszú távon működjenek. A mezőgazdaságban és a kertészetben jellemzőek a nagy hőmérséklet-ingadozások és az erős mechanikai terhelések. Mindezek mellett a költségszintet is határokon belül kell tartani. Mi a FAULHABER-nél többféle eszközt kínálunk ahhoz, hogy a termelők egyensúlyozzanak az elvárások között.”
A Moser a BXT sorozat karbantartásmentes kefe nélküli és különösen kompakt lapos egyenáramú mikromotorjaira, valamint a CXR sorozat kivételesen robusztus és költséghatékony réz-grafit motorjaira utalt. Az új GPT sorozat fogaskerekei zord körülmények közötti nagy terhelésű erőátvitelre is kiválóan alkalmasak. Rendkívül hatékonyak, nagyon robusztusak, így ideálisak mezőgazdasági alkalmazásokhoz. Az opcionális inkrementális jeladók rendkívül pontos pozicionálást tesznek lehetővé. A hajtásrendszerek hálózatba kapcsolásához különféle, például CANopen interfésszel rendelkező vezérlők állnak rendelkezésre. „A FAULHABER meghajtóit már használják az intelligens gazdálkodásban – jelentette ki Kevin Moser. – A mezőgazdaság igényes alkalmazásaiban várhatóan továbbra is fontos szerepet fognak játszani.”
A FAULHABER nagy pontosságú, akár 250 watt kimeneti teljesítményű miniatürizált és miniatűr hajtásrendszerek, szervóalkatrészek és hajtáselektronikai termékek fejlesztésére, gyártására és telepítésére specializálódott. Ez magában foglalja az ügyfélspecifikus csomagmegoldásokat, valamint szabványosított termékek széles körét, például kefe nélküli motorokat, DC-mikromotorokat, útmérőket és mozgásvezérlőket. A FAULHABER védjegy világszerte a magas minőség és megbízhatóság szimbólumaként ismert olyan összetett és igényes alkalmazási területeken, mint többek között az orvosi technológia, az üzemi automatizálás, a precíziós optika, a telekommunikáció, a légi- és űripar, valamint a robotika. A nagy teljesítményű, 224 mNm folyamatos nyomatékú DC-motortól a karcsú, 1,9 mm külső átmérőjű mikromeghajtókig a FAULHABER standard sorozat több mint 25 millió különböző módon kombinálható az adott alkalmazáshoz megfelelő optimális hajtásrendszer létrehozásához. A műszaki konstrukciós készlet ugyanakkor olyan módosításokat is lehetővé tesz, amelyekkel speciális verziók konfigurálhatók az ügyfelek egyedi igényeinek kielégítésére.