Robotyzacja w gospodarstwach mlecznych
Automatyzacja wspomagana robotami to odpowiedź na wyzwania, przed jakimi obecnie stoją gospodarstwa mleczne, a zalicza się do nich niedobór siły roboczej, poprawę dobrostanu zwierząt oraz potrzebę zwiększenia wydajności pracy i wzrostu efektywności produkcji w aspekcie ekonomicznym, środowiskowym, jak i jakości produktów mlecznych.
tekst dr inż. Jacek Skudlarski, Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie
Robotyzacja w oborze wyręcza rolnika lub jego pracowników czy członków rodziny przy wielu czasochłonnych i żmudnych czynnościach. Zarazem roboty wpisują się w nurt transformacji cyfrowej gospodarstw, która obecnie staje się koniecznością.
W nowoczesnych oborach zastosowanie znajdują nie tylko roboty udojowe, ale również i inne, o których piszemy poniżej.
Zrobotyzowane systemy doju
Od automatycznego doju rozpoczęła się historia robotyzacji w chowie bydła mlecznego. Roboty udojowe nie tylko odciążają człowieka przy czaso- i pracochłonnych czynnościach będących znacznym obciążeniem fizycznym, ale również zmieniają koncepcję samego doju. W zrobotyzowanych systemach doju to nie człowiek, lecz sama krowa decyduje, kiedy oddać mleko, dzięki czemu doje mogą odbywać się częściej niż dwa czy trzy razy na dobę.
Robotyzacja nie obejmuje jedynie doju, ale również identyfikację krowy, która podchodzi do robota w celu sprawdzenia, czy może być wydojona, czy też nie. Jednocześnie zbierane są także dane o przebiegu doju (wydajność poszczególnych ćwiartek wymienia, udój całkowity itp.) czy nawet o jakości otrzymanego od krowy mleka. Pozyskane z robota informacje wykorzystuje się na potrzeby oceny wydajności mlecznej poszczególnych krów, ich stanu zdrowotnego. Są też przydatne przy doborze dawek żywieniowych.
W zrobotyzowanym systemie doju krowa może swobodnie podążać za swoim naturalnym biorytmem, zamiast podporządkowywać się do harmonogramu pracy rolnika, co jest korzystne dla zwierzęcia w kontekście dobrostanu.
Główną wadą zrobotyzowanych systemów doju są koszty inwestycji w te rozwiązania oraz okres potrzebny personelowi i zwierzętom do dostosowania się do nowej technologii.
Warto podkreślić, że zrobotyzowane systemy są podstawą i ważnym źródłem danych w systemach zarządzania stadem czy też całym gospodarstwem rolnym.
Do czołowych producentów robotów udojowych zalicza się firmy: Lely Industries (Holandia), DeLaval (Szwecja), SAC (Dania), GEA (Niemcy) oraz Fullwood (Wielka Brytania).
Automatyczne roboty zadające paszę
Mobilne roboty transportujące różnej wielkości ładunki stają się coraz bardziej popularne w branży przemysłowej. Zainteresowali się nimi także producenci sprzętu rolniczego, którzy dostrzegli ich możliwości w dostarczaniu oraz dozowaniu paszy dla zwierząt.
Roboty paszowe zastępują człowieka, który w tym czasie może wykonywać inne czynności w gospodarstwie. Wdrożenie robota paszowego pociąga za sobą zmiany organizacyjne oraz technologiczne. Wymaga również przygotowania odpowiedniej instalacji, która dostarcza komponenty paszowe do robota. Rodzaj instalacji zależy od rodzaju robota. Roboty paszowe dostarczają paszę z większą częstotliwością, niż ma to miejsce w przypadku wozu paszowego obsługiwanego przez człowieka. Dzięki temu podawana pasza jest bardziej świeża i nie zagrzewa się. Częstsze karmienie przekłada się z kolei na wydajniejsze spożycie paszy, wyższą produkcję mleka, lepsze zdrowie i wyższą płodność zwierząt gospodarskich.
Dawka paszy, jaką podaje robot, jest obliczana na podstawie specjalnych algorytmów wpisanych do oprogramowania. Określa ono jej skład na podstawie różnych danych (wydajność mleczna, skład mleka itp.) dla poszczególnych grup zwierząt.
Roboty paszowe są sterowane za pomocą odpowiedniego oprogramowania, które monitoruje ich przejazd oraz wyznacza częstotliwość zadawania paszy. Jednocześnie oprogramowanie monitoruje rozchody pasz. Zwierzęta są rozpoznawane za pomocą zawieszonych na szyi transponderów lub kolczyków zamocowanych na uchu z chipami RFID. Chipy RFID mogą być również używane do identyfikacji grup zwierząt. Rolnik może korzystać z oprogramowania z poziomu smartfonu lub tabletu z dostępem do internetu. Innym wariantem jest połączenie oprogramowania z telefonem komórkowym za pomocą łączności GSM. W obu przypadkach program może wysyłać komunikaty alarmowe na wypadek wystąpienia problemów.
Roboty paszowe napędzane są silnikiem elektrycznym. Zależnie od konstrukcji robota energia elektryczna może być dostarczana z cyklicznie ładowanych na postoju akumulatorów lub doprowadzana do robota za pomocą specjalnej listwy zasilającej.
W przeciwieństwie do tradycyjnych wozów paszowych roboty zadające paszę cechują się mniejszymi gabarytami, w tym szerokością roboczą. Dzięki temu można budować obory z węższym korytarzem przejazdowym.
Najbardziej powszechne są automatyczne roboty samojezdne oparte na podwoziu kołowym. Zasadą działania przypominają one automatyczne wózki stosowane w zakładach przemysłowych.
Jedną z takich maszyn jest Triomatic WP 2300 firmy Trioliet. Jest to robot oparty na podwoziu kołowym, ale prowadzony na szynie z kablem zasilającym, podobnie jak to ma miejsce w przypadku trolejbusów. Robot wyposażono w zbiornik o pojemności 3 m3. Podobną objętością zbiornika dysponuje dwuwirnikowy robot WB 2250. Jest to maszyna zasilana z akumulatorów. Robot ten obsługuje stado o wielkości od 50 do 300 krów.
Zautomatyzowany system zadawania z mobilnym robotem o nazwie Vector oferuje firma Lely. System Vector składa się z dwóch elementów. Jednym z nich jest magazyn pasz objętościowych, treściwych oraz dodatków paszowych wraz z systemem załadowczym, który składa się z suwnicy i chwytaka szczękowego. Robot umożliwia wyładunek paszy na obie strony i wymaga minimalnej szerokości korytarza paszowego wynoszącej 3,25 m. Pojemność zbiornika wynosi 2 m3. Maszyna jest zintegrowana z oprogramowaniem Lely T4C (Time for Cows).
Autonomiczne roboty paszowe
Rozwiązaniem bardziej zaawansowanym technologicznie w stosunku do robotów automatycznych są autonomiczne roboty mobilne AMR (ang. autonomous mobile robots). Roboty automatyczne AGV (ang. automated guided vehicle), o których była mowa powyżej, do sprawnego przemieszczania się potrzebują pasków magnetycznych, linii indukcyjnych lub linii wyrysowanych farbą na podłodze. Maszyny AGV mogą się poruszać jedynie po wyznaczonym torze, a w razie napotkania przeszkody nie mogą jej ominąć.
Roboty autonomiczne poruszają się w danej przestrzeni bez ingerencji człowieka, po wcześniejszym zaprogramowaniu trasy manualnie. Po budynku przemieszczają się dzięki wprowadzonej mapie, co pozwala im odbywać swój przejazd bezkolizyjnie, omijając ludzi i przeszkody, jednocześnie optymalizując trasę.
Autonomiczną maszyną jest mobilny robot o nazwie Exos marki Lely, który obecnie znajduje się w fazie testowania. Maszyna ta, o napędzie elektrycznym, jest w stanie sama pojechać na łąkę, skosić trawę, przywieźć ją do obory oraz zadać zwierzętom. Podczas pracy Exos stale monitoruje jakość i ilość zadanej paszy. Robot może pracować 24 godziny na dobę, 7 dni w tygodniu.
Autonomiczną maszynę do zadawania pasz dla bydła skonstruowała firma Kuhn. Na pierwszy rzut oka robot ten przypomina samobieżny wóz paszowy. Wyposażony jest w podbieracz z frezem i transporterem, który umożliwia załadunek zbiornika o pojemności 3 m3. W zbiorniku zamontowano dwa wirniki. Robot marki Kuhn porusza się poza budynkami z prędkością 7 km/h dzięki systemowi RTK GPS. W oborze z kolei przemieszcza się z prędkością 2 km/h, nawigując dzięki wsparciu odometrii i technologii lidar. Czujniki robota skanują jego otoczenie, dzięki czemu automatycznie zatrzymuje się on przed przeszkodami, takimi jak ludzie lub zwierzęta.
Automatyczne podgarnianie paszy
Czynnością, która ma istotne znaczenie w chowie bydła, a którą dzięki robotyce udało się zautomatyzować, jest podgarnianie paszy. Roboty do podgarniania paszy dostępne są w ofercie czołowych producentów sprzętu dla gospodarstw mlecznych.
Takie maszyny oferują m.in. firmy Lely (robot Juno) i GEA (robot DairyFeed). W konstrukcji tych robotów zastosowano obracający się wokół osi robota korpus podgarniający paszę. Inne rozwiązanie, jakim jest ślimak napędzany silnikami bezszczotkowymi, zastosowały firmy DeLaval i Euromilk.
Roboty OptiDuoTM (DeLaval) i Lizard (Euromilk) można wyposażyć w dozownik pasz treściwych i płynnych dodatków, który może dozować pasze lub dodatki na całej długości stołu paszowego lub tylko na wybranym odcinku.
