Ograniczenia tradycyjnego pielenia

Odchwaszczanie zwiększa plony. Chwasty zwalcza się środkami chemicznymi (herbicydami) albo usuwa je z upraw. Stosowanie herbicydów w rolnictwie zagraża ludziom, zwierzętom, środowisku, ponieważ przenikają do wód gruntowych, a produkty ich rozkładu mogą unosić się w powietrzu. Z drugiej strony jest to najskuteczniejsza i chociaż nie tania, to jednak najbardziej opłacalna, metoda odchwaszczania, dla której alternatywę stanowi maszynowe i/albo ręczne pielenie. Sposoby te są jednocześnie praco- i czasochłonne, a przez to kosztowne – to m.in. z powodu wyższych kosztów pracy plony z gospodarstw ekologicznych są droższe od tych uprawianych tradycyjnie. Mimo to rolnictwo ekologiczne zyskuje popularność wśród konsumentów dbających o swoje zdrowie i środowisko. Sprzyjają mu również odgórne inicjatywy. Przykład to strategia Farm to Fork w ramach Europejskiego Zielonego Ładu, promująca rolnictwo zrównoważone, które produkuje zdrową żywność. Zakłada ona, że w 2030 roku plony z gospodarstw ekologicznych będą stanowić już jedną czwartą produktów rolnych UE (obecnie to tylko 7%). W odpowiedzi na to na rynku pojawia się coraz więcej zautomatyzowanych i zrobotyzowanych, w tym autonomicznych, maszyn do odchwaszczania, które w porównaniu do metod tradycyjnych nie wpływają negatywnie na środowisko i odciążają rolników. Często są projektowane do pielenia buraków cukrowych. Te są szczególnie podatne na zachwaszczenie i dzięki temu nadają się do demonstracji możliwości takich maszyn. Zwykle można je jednak przeprogramować do pielenia innych roślin.

Roboty odchwaszczające

W przykładowym wykonaniu robot odchwaszczający po polu nawiguje w pełni autonomicznie. Maszyna wyposażona jest w dwie kamery. Przednia służy do rozpoznawania rzędów pielonych roślin. Na podstawie rejestrowanych przez nią obrazów sterownik robota koryguje jego ścieżkę ruchu. Druga kamera jest skierowana pionowo w dół i monitoruje grunt. W oparciu o obrazy z tego źródła kontroler rozpoznaje poszczególne rośliny i różnicuje te pożądane od chwastów. Te drugie w razie rozpoznania są usuwane przez lemiesze zamocowane na tyle robota pielącego. W tym celu zanurzają się one na dwa centymetry w ziemi i wyrywają chwasty z korzeniami, pozostawiając wyrwane rośliny na powierzchni do wyschnięcia. Usuwanie chwastów rosnących pomiędzy rzędami roślin jest stosunkowo łatwe. Trudniejsze jest ich wyrywanie w rzędach bez uszkadzania właściwej uprawy. Aby tego ostatniego uniknąć, lemiesze są otwierane i zamykane, w zależności od informacji przekazywanych do systemu sterowania przez drugą kamerę, tak by nie nie dotykały właściwej rośliny. Obecnie prowadzone są też prace nad udoskonaleniem takich maszyn. W przykładowym rozwiązaniu robot odchwaszczający wyposażony jest w laser. Maszyna nawigowana w oparciu o dane z systemu GPS ma również wbudowaną kamerę, która jest częścią systemu wizyjnego wykorzystującego algorytmy głębokiego uczenia do rozróżniania chwastów. Te rozpoznane są wypalane laserem. Jest to rozwiązanie precyzyjniejsze od ich mechanicznego wyrywania, zwłaszcza w przypadku chwastów rosnących w bezpośrednim sąsiedztwie rośliny.