Máy kéo tự hành: Ưu và nhược điểm đối với nông dân vào năm 2023

Nông nghiệp đang đứng trước cuộc cách mạng robot. Máy kéo tự động được trang bị GPS, cảm biến và AI đang đến các trang trại trên toàn thế giới. Những người ủng hộ cho rằng những máy móc tiên tiến này sẽ làm thay đổi hiệu quả và năng suất nông nghiệp. Nhưng liệu nông dân có nên vội vàng thay thế thiết bị do con người điều khiển bằng robot làm việc không? Bài viết chuyên sâu này xem xét các khả năng của máy kéo tự hành mới nhất và các tùy chọn mô hình, cân nhắc những ưu điểm và nhược điểm tiềm ẩn đối với chủ trang trại và khám phá những cân nhắc trong việc xác định xem liệu tự động hóa có được đảm bảo hay không.

Các thương hiệu và mẫu máy kéo tự hành hiện tại

Ngày càng có nhiều nhà sản xuất thiết bị nông nghiệp lớn cung cấp máy kéo tự động cho mục đích thương mại. Mặc dù các mẫu xe khác nhau nhưng chúng đều có chung các chức năng tự lái cốt lõi. Định vị GPS và lập bản đồ khu vực cho phép máy kéo điều khiển chính xác dọc theo các tuyến đường được lập trình mà không cần sự hướng dẫn của con người. Cảm biến phát hiện chướng ngại vật ngăn ngừa va chạm khi con người, động vật hoặc đồ vật đi vào đường đi của chúng. Giám sát từ xa cho phép điều khiển và điều chỉnh từ điện thoại thông minh hoặc máy tính.

Dưới đây là tổng quan về các mẫu máy kéo tự động sản xuất đáng chú ý hiện đang được sử dụng rộng rãi trên toàn thế giới:

Máy Kéo Tự Động John Deere 8R 410

John Deere 8R 410 ra mắt vào năm 2021 với tư cách là máy kéo tự hành hoàn toàn đầu tiên được bán ở Bắc Mỹ. Nó tận dụng sáu cặp camera âm thanh nổi để phát hiện chướng ngại vật 360 độ. Nông dân có thể định cấu hình các đường dẫn và hoạt động chính xác bằng ứng dụng AutoPath. Để giám sát từ xa, nguồn cấp dữ liệu video và cảnh báo sẽ hiển thị trong bảng điều khiển của Trung tâm điều hành.

8R 410 có sẵn trong năm mẫu có công suất động cơ từ 177 đến 405. Giá niêm yết dao động từ $500.000 đến $800.000.

Máy kéo tự hành CNH Industrial New Holland T7.315

Là một phần của nền tảng ý tưởng tự động được ra mắt vào năm 2016, mẫu sản xuất T7.315 của CNH Industrial sẽ ra mắt vào năm 2020. Nó sử dụng cả cảm biến lidar và radar để liên tục quét tìm người và vật thể. T7.315 tự động thực hiện các nhiệm vụ được hướng dẫn bởi bộ điều khiển phương tiện và các công cụ lập bản đồ hỗ trợ GPS.

Hệ thống IntelliTurn của New Holland cũng cho phép tự động xoay cuối hàng trong các ứng dụng cày, trồng và làm đất.

Máy kéo tự hành Fendt 1000 Vario

Fendt 1000 Vario công suất cao của AGCO có thể được trang bị hệ thống lái tự động AutoGuide để điều hướng hiện trường rảnh tay. Tính năng Fendt Guide Contour Assistant cho phép làm đất và làm đất hoàn toàn tự động trên các sườn dốc và địa hình không bằng phẳng. Có thể giám sát và chẩn đoán sự cố từ xa thông qua hệ sinh thái canh tác thông minh Fuse.

Vario 1000 có công suất từ 112 đến 517 mã lực.

Máy kéo Monarch MK-V Máy kéo tự hành chạy điện

Dự kiến giao hàng thương mại vào năm 2023, Máy kéo Monarch MK-V chỉ chạy bằng pin thay vì diesel. Thiết kế kín, có khoảng sáng gầm thấp chứa sáu động cơ điện để tạo ra công suất định mức 250 mã lực. Hoạt động tự động dựa trên 12 cảm biến lidar, sáu camera quang học và GPU Nvidia để xử lý tình huống.

MK-V ban đầu sẽ tập trung vào các vườn nho và vườn cây ăn quả hữu cơ. Giá khởi điểm mục tiêu là $50.000.

Nguyên mẫu máy kéo tự động Yanmar YT5115N

Nhà chế tạo máy kéo Nhật Bản Yanmar đã phát triển một mẫu máy kéo tự hành có tên YT5115N. Được xây dựng dựa trên mô hình trồng trọt theo hàng tiêu chuẩn YT5113N, nó sử dụng camera lidar và âm thanh nổi để tự điều hướng qua các cánh đồng trong khi xới đất, trồng trọt và phun thuốc. Thiết kế không có cabin đã giải phóng không gian cho các thùng chứa hóa chất và phần cứng công nghệ tự động.

Yanmar hiện đang hoàn thiện nguyên mẫu để có thể sản xuất thương mại.

Ưu điểm chính của việc áp dụng máy kéo nông nghiệp tự hành

Ngoài sự mới lạ, máy kéo tự hành còn có thể mang lại lợi ích hữu hình cho nông dân theo nhiều cách. Dưới đây là một số lợi thế hấp dẫn nhất mà máy kéo robot mang lại so với các máy do con người điều khiển:

Hiệu quả cao hơn và hoàn thành nhiệm vụ nhanh hơn

Không cần người lái nghỉ ngơi, máy kéo tự hành có thể hoạt động liên tục trong thời gian dài hơn. Lái xe chính xác và tốc độ làm việc không mệt mỏi của họ hoàn thành công việc nhanh hơn. Hiệu quả được cải thiện hơn nữa khi nông dân tự tin triển khai nhiều máy kéo tự động phối hợp đồng thời. Ít đường chuyền qua các cánh đồng hơn và không có sự chồng chéo giúp tăng hiệu quả.

Chi phí vận hành thấp hơn

Loại bỏ người vận hành giúp giảm đáng kể chi phí vận hành. Máy kéo tự hành cắt giảm yêu cầu lao động có tay nghề cao. Tốc độ ổn định được tối ưu hóa bằng thuật toán cũng giúp giảm mức tiêu thụ nhiên liệu. Khi lái xe êm ái hơn, độ hao mòn trên các bộ phận của xe giảm xuống, giảm chi phí bảo trì. Thu nhập ròng của trang trại nhận được lợi nhuận từ chi phí chung thấp hơn.

Giảm sự phụ thuộc vào đầu vào hóa học

Hệ thống hướng dẫn cho phép máy kéo tự động gieo hạt, phun phân bón và phun thuốc trừ sâu với độ chính xác đáng kinh ngạc. Vị trí tại chỗ có nghĩa là ít sử dụng quá mức và lãng phí các hóa chất đắt tiền. Chi phí đầu vào thấp hơn giúp tăng tỷ suất lợi nhuận. Ứng dụng có mục tiêu bị con người ngăn chặn giúp giảm thiểu hơn nữa rủi ro trôi dạt hóa chất.

Cải thiện sự nhanh nhẹn và điều chỉnh liên tục

Không giống như các kế hoạch hàng năm theo từng bước, máy kéo tự động phản ứng theo thời gian thực với các điều kiện thay đổi. Ví dụ, dữ liệu tức thời từ cảm biến độ ẩm cho phép máy kéo thay đổi chế độ tưới ở mức độ chi tiết. Sự bùng phát dịch hại đột ngột sẽ kích hoạt việc phun thuốc có mục tiêu ngay lập tức. Máy kéo tự động tiếp tục điều chỉnh các kế hoạch để có kết quả tối ưu.

Ít tác động đến môi trường hơn

Từ việc giảm sử dụng hóa chất đến các dụng cụ kéo nhỏ hơn, máy kéo tự hành ngày nay thúc đẩy tính bền vững cao hơn. Các mẫu xe nhẹ, chạy hoàn toàn bằng điện của họ nhỏ gọn hơn nhiều so với các máy diesel hạng nặng. Máy kéo nhỏ hơn cho phép độ chính xác cao hơn trong các hệ sinh thái mỏng manh. Tự động hóa làm giảm ô nhiễm và suy thoái đất theo thời gian.

Nâng cao An toàn & Sức khỏe Người lao động

Việc loại bỏ người vận hành khỏi thiết bị nặng không an toàn sẽ ngăn ngừa thương tích và tử vong liên quan đến máy kéo. Các mô hình tự động tránh được nguy cơ lật xe, trượt bánh và vướng víu. Các mô hình không có cabin cũng bảo vệ nông dân khỏi việc tiếp xúc với thuốc trừ sâu độc hại. Máy kéo tự lái tạo điều kiện làm việc an toàn hơn, ít căng thẳng hơn.

Khả năng mở rộng quy mô và tùy chỉnh hoạt động

Không giống như các nhóm canh tác cố định, các nhóm tự trị có thể dễ dàng mở rộng quy mô để quản lý diện tích bổ sung. Nông dân có thể mở rộng kinh tế một cách hiệu quả bằng cách bổ sung thêm máy kéo được lập trình. Máy móc tùy chỉnh phù hợp với cây trồng hoặc địa hình cụ thể cũng giúp đơn giản hóa việc đa dạng hóa trang trại. Các công cụ tự động cũng tăng cường khả năng mở rộng.

Tăng cường thu thập và phân tích dữ liệu

Máy ảnh tích hợp, bản đồ GPS, cảm biến và máy kéo tự động hướng dẫn bằng thị giác máy tính. Nhưng những công nghệ này cũng thu thập khối lượng lớn dữ liệu nông nghiệp. Phân tích xác định các mô hình và cơ hội cải tiến hơn bao giờ hết. Thông tin chuyên sâu tối ưu hóa các chiến lược phát triển trong tương lai.

Kêu gọi thế hệ trẻ

Các cuộc khảo sát cho thấy sự quan tâm mạnh mẽ của thế hệ Millennials và Gen Z trong việc áp dụng công nghệ và robot vào nông nghiệp. Máy kéo tự hành và canh tác thông minh dựa trên dữ liệu là những điểm thu hút chính. Tự động hóa làm cho sự nghiệp nông nghiệp trở nên hấp dẫn hơn trong bối cảnh thiếu lao động.

Những hạn chế tiềm ẩn của việc áp dụng máy kéo tự động

Bên cạnh nhiều lợi ích, máy kéo nông trại tự động cũng có một số nhược điểm và rủi ro cần được thừa nhận:

Chi phí đầu tư trả trước đáng kể

Với giá cơ bản bắt đầu từ khoảng $500.000, máy kéo tự động nằm ngoài tầm với của nhiều nhà sản xuất nhỏ hơn. Khoản đầu tư vốn đáng kể có thể không mang lại hiệu quả cho các trang trại có diện tích dưới 5.000 mẫu Anh. Đảm bảo hỗ trợ tài chính cho nông dân làm cho việc áp dụng trở nên khả thi hơn.

Đường cong học tập dốc cho hoạt động

Nông dân vẫn phải phát triển các kỹ năng chuyên môn về phần mềm tự động hóa được dẫn đường bằng GPS, chẩn đoán dựa trên cảm biến và phân tích dữ liệu nông nghiệp. Hầu hết sẽ yêu cầu đào tạo chuyên sâu để tận dụng thành thạo các công nghệ tiên tiến này và các nâng cấp liên tục của chúng.

Yêu cầu đối với cơ sở hạ tầng được nâng cấp

Để kích hoạt tự động hóa, các trang trại cần có đủ Internet tốc độ cao để truyền dữ liệu đáng tin cậy, máy chủ để quản lý dữ liệu bản đồ GPS, nguồn điện cố định để sạc và khả năng hỗ trợ kỹ thuật. Thiếu cơ sở hạ tầng này cản trở việc áp dụng.

Khả năng can thiệp vào tự động hóa

Bất kỳ việc vô hiệu hóa cảm biến hoặc camera của máy kéo đều có nguy cơ dẫn đến lỗi tự động hóa tổng thể. Cánh đồng bị ngập nước, camera bị che phủ, cảm biến bụi bẩn và tín hiệu GPS bị che khuất đều có thể tạm thời cản trở hoạt động tự động. Sự can thiệp của con người vẫn cần thiết như một biện pháp đảm bảo an toàn.

Tính nhạy cảm với các cuộc tấn công mạng

Khi máy kéo tự hành ngày càng được kết nối với nhau nhiều hơn, chúng trở nên dễ bị tổn thương trước các mối đe dọa an ninh mạng. Những kẻ độc hại có thể khai thác lỗ hổng để đánh cắp dữ liệu hoặc tàn phá bằng cách chiếm quyền kiểm soát phương tiện. Các biện pháp chủ động để ngăn chặn hack là cần thiết.

Hạn chế phần cứng của các mẫu hiện tại

Máy kéo tự hành sản xuất sớm vẫn không thể thay thế hoàn toàn nhiệm vụ của con người. Hầu hết đều thiếu các phần phụ thao tác cho các nhiệm vụ như kiểm tra cây trồng hoặc thông tắc dụng cụ. Sự giám sát của con người vẫn là chìa khóa cho đến khi năng lực trưởng thành.

Mối quan tâm xã hội về mất việc làm

Trong khi máy kéo tự động bù đắp sự thiếu hụt lao động trong nông trại, vẫn tồn tại lo ngại rằng chúng sẽ thay thế những người nông dân còn lại. Các chương trình đào tạo lại và giáo dục là rất quan trọng để giúp lực lượng lao động nông thôn chuyển đổi và ngăn chặn sự bất bình đối với tự động hóa.

Các yếu tố chính trong việc quyết định xem máy kéo tự động có phù hợp với trang trại của bạn hay không

Khi đánh giá xem có nên áp dụng máy kéo tự động hay không, hầu hết nông dân đều quan tâm đến bốn yếu tố chính:

1. Diện tích canh tác

Với chi phí trên mỗi đơn vị cao, việc mua bán chỉ có ý nghĩa tài chính đối với diện tích vượt quá 3.000-5.000 mẫu Anh. Máy kéo tự động phát huy hết tiềm năng kinh tế của mình khi tối đa hóa thời gian chạy 24/7 trên các cơ sở đất liền lớn hơn. Những mảnh đất có diện tích dưới 240-800 mẫu Anh hiện nay có thể không thể bù đắp được chi phí thiết bị tự hành.

2. Cây trồng & nhiệm vụ phù hợp với tự động hóa

Một số loại cây trồng như ngũ cốc, bông và cỏ khô đòi hỏi các hoạt động chuẩn bị, trồng trọt, xử lý và thu hoạch sử dụng nhiều thiết bị, mang lại lợi nhuận lớn nhất từ tự động hóa. Ngược lại, những loại cây trồng đặc biệt đòi hỏi sự xử lý khéo léo của con người hiện nay vẫn phải sử dụng lao động chân tay.

3. Sự sẵn có của công nhân lành nghề

Những người nông dân gặp khó khăn trong việc tìm kiếm và giữ chân những người vận hành thiết bị và quản lý đồng ruộng có kinh nghiệm sẽ thu được lợi ích to lớn từ việc bổ sung máy kéo tự động. Họ tăng năng suất mà không cần tuyển dụng thêm. Tuy nhiên, các trang trại có nguồn lao động dồi dào với giá phải chăng sẽ ít phải tự động hóa hơn.

4. Hiện trạng cơ sở hạ tầng trang trại

Các cơ sở hiện có với đủ năng lượng, kết nối tốc độ cao và hệ thống định vị địa lý chính xác có thể dễ dàng tích hợp máy kéo tự động thông minh. Các hoạt động vẫn dựa vào cơ sở hạ tầng lỗi thời trước tiên có thể cần được nâng cấp để nhận ra tiềm năng.

Trong những bối cảnh cụ thể như sản xuất ngũ cốc hàng hóa trên diện tích rộng lớn, lợi ích tự chủ có thể vượt quá nhược điểm. Tuy nhiên, các nhà sản xuất ở mọi quy mô và chuyên môn vẫn nên đánh giá kỹ lưỡng nhu cầu và ưu tiên của mình.

Vai trò tương lai của máy kéo tự động trong nông nghiệp

Mặc dù chưa vượt quá khả năng vận hành toàn diện của con người, nhưng công nghệ tự hành trên máy kéo nông nghiệp vẫn tiếp tục phát triển nhanh chóng. Những khả năng không khả thi chỉ 5-10 năm trước, như tự động hóa hoàn toàn việc làm đất và gieo hạt, giờ đây đã trở thành hiện thực thương mại nhờ những tiến bộ về cảm biến, GPS, công nghệ không dây và sức mạnh tính toán AI.

Trong tương lai, máy kéo chắc chắn sẽ đạt tới những cấp độ thông minh và khả năng mới. Thiết bị thực sự không có người lái sẽ sớm phối hợp trôi chảy để thực hiện các kế hoạch canh tác cực kỳ phức tạp, quá khó để con người điều phối. Nhưng sự giám sát của con người, kỹ năng giải quyết vấn đề và máy móc sẽ vẫn cần thiết ở những nơi mà robot thuần túy hoạt động kém hiệu quả. Trang trại lý tưởng trong tương lai có thể xoay quanh các nhóm người kết hợp và các cỗ máy tự động ngày càng có năng lực hoạt động hài hòa liền mạch trên khắp vùng đất.

Kết luận: Những điểm rút ra chính về máy kéo tự hành

Tóm lại, đây là những hiểu biết cốt lõi mà nông dân trên toàn thế giới thu được từ cái nhìn sâu sắc về máy kéo tự hành:

• Nhiều nhà sản xuất máy kéo lớn hiện cung cấp các mẫu máy có chức năng tự động mạnh mẽ cho mục đích thương mại phổ biến dựa trên GPS, lidar, máy ảnh và điện toán.
• Các lợi ích chính bao gồm chi phí vận hành thấp hơn, giảm gánh nặng lao động, hiệu quả được cải thiện, độ chính xác cao hơn, khả năng mở rộng mở rộng và dữ liệu thực địa phong phú.
• Nhưng những nhược điểm như chi phí lớn cho các trang trại nhỏ hơn, các điều kiện tiên quyết về cơ sở hạ tầng, rủi ro mạng và mất việc làm vẫn làm chậm quá trình áp dụng phổ cập.
• Các nhà sản xuất nên cân nhắc diện tích, cây trồng, nguồn lao động sẵn có và sự sẵn sàng của cơ sở vật chất khi đánh giá xem liệu tự động hóa có đáng đầu tư hay không.
• Mặc dù chưa phải là giải pháp viên đạn bạc nhưng những cải tiến nhanh chóng trong công nghệ tự hành hứa hẹn sẽ mở rộng đáng kể khả năng và khả năng tồn tại của công nghệ này cho các trang trại trong tương lai.
• Trong những năm tới, việc áp dụng máy kéo tự hành sẽ nhanh hơn, giá cả sẽ vừa phải và khả năng sẽ phù hợp với kỹ năng của con người hơn.
• Tuy nhiên, những người nông dân đổi mới, được đào tạo tốt sẽ vẫn cần thiết để giám sát, tối ưu hóa và bổ sung các máy móc tự động khi nông nghiệp bước vào lĩnh vực mới này.

Nông nghiệp không ngừng phát triển, nhưng tốc độ thay đổi đã tăng nhanh theo cấp số nhân. Các giải pháp tự động hóa như máy kéo, máy gặt và máy bay không người lái hứa hẹn sẽ chuyển đổi ngành nông nghiệp. Nhưng những người trồng trọt muốn tận dụng những công cụ mới nổi này phải cân bằng một cách khách quan sự cường điệu và rủi ro với thực tế thực tế của chính họ. Khi được triển khai một cách chiến lược, robot trợ giúp sẽ phát huy được tiềm năng to lớn. Tuy nhiên, sự phán đoán của con người, cách giải quyết vấn đề tổng quát, đạo đức và sự khéo léo cuối cùng sẽ là nền tảng cho bất kỳ trang trại thành công và bền vững nào trong tương lai.