Rodzaje platform do zbioru owoców obejmują zarówno proste pojemniki używane przy pracy ręcznej, jak i autonomiczne roboty wyposażone w systemy wizyjne oraz sztuczną inteligencję. Wybór rozwiązania zależy przede wszystkim od areału, rodzaju owoców, kosztu pracy i ryzyka obić. Dla małych i średnich gospodarstw najlepiej dostępne są dziś pojemniki przejściowe, natomiast roboty pozostają rozwiązaniami testowanymi lub wdrażanymi pilotażowo.
Od wiadra do autonomicznej platformy
Rosnące koszty pracy i trudności z pozyskaniem pracowników skłaniają gospodarstwa do szukania sposobów na skrócenie zbioru. Równie ważna jest jakość owoców. Każde zrzucenie jabłka z dużej wysokości lub uderzenie o twardą powierzchnię może zwiększyć udział owoców uszkodzonych.
Rozwój technologii przebiega stopniowo. Najprostsze rozwiązania usprawniają pracę człowieka, ale nie zastępują go. Pojemniki zawieszane na barkach albo na skrzyniopaletach ograniczają liczbę ruchów i skracają transport owoców. Systemy zrobotyzowane wykorzystują natomiast kamery, analizę obrazu, chwytaki lub przewody ssące, aby samodzielnie znaleźć i zerwać dojrzały owoc.
Ręczne metody wspomagane
Pojemnik przejściowy służy do tymczasowego gromadzenia owoców między zerwaniem ich z drzewa a umieszczeniem w skrzyniopalecie. W badaniach Rafała Krzyżanowskiego i Pawła Wawrzyńczaka porównano trzy rozwiązania stosowane przy zbiorze owoców z dolnych partii drzew. Podane wyniki dotyczą warunków konkretnego doświadczenia, dlatego nie należy traktować ich jako stałych parametrów dla każdej odmiany, plantacji i stawki pracy.
Wiadra plastikowe
Wiadro o pojemności około 20 litrów jest tanie i łatwo dostępne. Pracownik musi jednak przenosić je między drzewami, często schylać się podczas odkładania owoców i wykonywać dodatkowe czynności związane z przesypywaniem zbioru.
W przywołanym badaniu wydajność wyniosła 80 kg/h, a koszt zbioru oszacowano na 0,15 zł/kg. Niska cena zakupu wiadra nie oznacza więc niskiego kosztu całej operacji. Największym obciążeniem pozostaje czas pracy i wysiłek fizyczny.
Pojemniki zawieszane na barkach
Pojemnik noszony na uprzęży znajduje się mniej więcej na wysokości brzucha. Zbieracz nie musi stale schylać się do naczynia, a po napełnieniu może otworzyć jego dno i przesypać owoce do skrzyniopalety. Pojemność takiego rozwiązania wynosi około 12 kg.
W badaniu uzyskano wydajność 146 kg/h, przy koszcie około 0,082 zł/kg. To wynik korzystniejszy niż przy wiadrach. Trzeba jednak kontrolować wysokość zrzutu. Na początku napełniania skrzyniopalety owoce mogą spadać z wysokości około 80 cm, co zwiększa ryzyko obić. Gdy poziom owoców się podnosi, ryzyko maleje.
Przy zbiorze ręcznym czystość pojemników, skrzyniopalet i środka transportu ma znaczenie nie tylko dla jakości handlowej, lecz także dla higieny produktu. Wyposażenie powinno być utrzymywane w stanie ograniczającym możliwość zanieczyszczenia owoców.
Pojemniki zawieszane na skrzyniopaletach
W tym systemie pojemniki są umieszczone na bokach skrzyniopalety przewożonej na wózku jedno- lub kilkupaletowym. Pracownik zrywa owoce do naczynia zawieszonego około metra nad ziemią, a następnie wkłada je do skrzyni i otwiera dno. Pojemnik mieści około 15 kg, a jego masa własna wynosi około 2,9 kg.
Takie rozwiązanie ogranicza chodzenie z pełnym pojemnikiem i zmniejsza liczbę czynności logistycznych. W badaniu osiągnięto około 180 kg/h na osobę, a koszt wyniósł 0,067 zł/kg. Wynik jest najlepszy spośród trzech analizowanych metod. W praktyce trzeba jednak uwzględnić koszt wózka, pojazdu ciągnącego, skrzyniopalet oraz organizacji transportu w sadzie.
Porównanie wydajności i kosztów
Poniższe zestawienie pokazuje różnice między metodami w warunkach badania. Poziom uszkodzeń opisano jakościowo, ponieważ dostarczone dane nie podają jednolitego odsetka obić dla każdej metody.
| Metoda | Wydajność (kg/h) | Koszt (zł/kg) | Poziom uszkodzeń |
|---|---|---|---|
| Wiadro plastikowe | 80 | 0,15 | Umiarkowany, zależny od przenoszenia i przesypywania |
| Pojemnik zawieszany na barkach | 146 | 0,082 | Podwyższony przy początkowym napełnianiu skrzyniopalety |
| Pojemnik zawieszany na skrzyniopalecie | 180 | 0,067 | Niższy przy sprawnej organizacji pracy |
Najniższy koszt jednostkowy nie zawsze oznacza najlepszy wybór. W gospodarstwie o rozproszonej kwaterze przewaga pojemników na skrzyniopalecie może zmniejszyć się przez długie przejazdy i oczekiwanie na transport. Koszt należy więc liczyć razem z logistyką, a nie wyłącznie na podstawie czasu zrywania.
Robotyka i automatyzacja zbioru
Roboty do zbioru owoców łączą samojezdną platformę, systemy wizyjne i narzędzie do odrywania lub pobierania owocu. Kamera rejestruje obraz drzewa, a algorytmy analizują położenie, kolor, wielkość lub dojrzałość owoców. Sztuczna inteligencja w tym zastosowaniu nie oznacza samodzielnego podejmowania dowolnych decyzji, lecz automatyczną klasyfikację obrazu i sterowanie elementem roboczym.
Systemy ssące
Rozwiązania rozwijane przez Abundant Robotics i Ripe Robotics wykorzystują przewód lub dyszę działającą podobnie do odkurzacza. Po rozpoznaniu owocu robot kieruje końcówkę do jabłka i zasysa je do układu odbiorczego. Zaletą takiej konstrukcji jest brak klasycznego, twardego chwytaka, ale skuteczność zależy od geometrii korony, widoczności owoców i możliwości delikatnego odłączenia ich od gałęzi.
Abundant Robotics rozwijał robota do zbioru jabłek wykorzystującego analizę obrazu i nawigację między rzędami. Materiały źródłowe wskazują, że projekt przechodził zmiany organizacyjne i znajdował się w fazie testów. Nie należy więc traktować dawnych zapowiedzi produkcji jako potwierdzenia bieżącej, powszechnej dostępności urządzenia. Ripe Robotics rozwijało podobny kierunek, obejmujący między innymi jabłka, gruszki, śliwy i pomarańcze.
Chwytaki mechaniczne
FFRobot firmy FFRobotics wykorzystuje samojezdną platformę z wieloma teleskopowymi wysięgnikami. Na ich końcach znajdują się chwytaki, które mają obejmować owoc w sposób przypominający ruch ludzkiej dłoni. Kamera lokalizuje owoce i pomaga odróżniać dojrzałe sztuki od niedojrzałych lub uszkodzonych.
Taka konstrukcja może być łatwiejsza do dostosowania do różnych owoców niż pojedyncze narzędzie ssące, ale wymaga precyzyjnego sterowania każdym wysięgnikiem. Deklaracje producentów dotyczące wielokrotnie wyższej wydajności należy oddzielać od niezależnych pomiarów polowych. W dostarczonych materiałach nie ma danych, które pozwalałyby przypisać robotowi konkretną, porównywalną wydajność w kg/h.
Drony współpracujące z platformą naziemną
Tevel Aerobotics Technologies zaproponowało system, w którym platforma samojezdna zasila i obsługuje latające jednostki wyposażone w ramiona oraz chwytaki. Drony mogą poruszać się w koronie drzewa, a kamery analizują położenie, wielkość i dojrzałość owoców. System może także identyfikować pojemniki za pomocą kodów QR i przekazywać dane o przebiegu zbioru.
Mobilność dronów ułatwia dostęp do owoców znajdujących się w różnych miejscach korony, lecz wprowadza dodatkowe wymagania dotyczące bezpieczeństwa, stabilizacji lotu, zasilania i organizacji pracy. To rozwiązanie należy traktować jako technologię rozwijaną i testowaną, a nie zamiennik dostępny w każdym gospodarstwie.
Najważniejsze grupy autonomicznych jednostek zbiorczych różnią się narzędziem pracy:
- Platformy ssące – pobierają owoce przez elastyczny przewód lub dyszę.
- Platformy z chwytakami – odrywają owoce za pomocą mechanicznych końcówek na wysięgnikach.
- Platformy z dronami – wykorzystują latające jednostki połączone z pojazdem naziemnym.
- Nośniki autonomiczne – przewożą narzędzia, pojemniki lub systemy monitoringu, ale nie muszą samodzielnie zrywać owoców.
Wspólną barierą pozostaje zmienność warunków w sadzie. Liście, zasłonięte owoce, różne kształty koron, nierówne podłoże i zmienna dojrzałość utrudniają osiągnięcie powtarzalnej jakości pracy. Z tego powodu nie powinno się porównywać prototypu z robotem i pojemnika ręcznego wyłącznie na podstawie deklarowanej liczby zebranych owoców.
Praca systemu autonomicznego zwykle przebiega według następującej sekwencji:
- Platforma lokalizuje rząd i porusza się względem drzew.
- Kamery oraz czujniki wykrywają owoce i oceniają ich położenie.
- Algorytm wybiera owoce spełniające ustalone kryteria zbioru.
- Chwytak, przewód ssący lub dron pobiera owoc i odkłada go do pojemnika.
- Operator nadzoruje pracę, uzupełnia pojemniki i reaguje na zakłócenia.
Jak wybrać technologię do gospodarstwa?
Decyzję najlepiej oprzeć na rzeczywistym koszcie kilograma owoców, jakości zbioru i organizacji pracy. Przed zakupem lub wynajmem systemu sprawdź:
- Areał i koncentrację kwater – większa, zwarta plantacja lepiej wykorzysta platformę przewożącą skrzyniopalety lub robota.
- Rodzaj owoców – delikatne owoce wymagają szczególnej kontroli wysokości zrzutu, nacisku chwytaka i sposobu transportu.
- Budżet inwestycyjny – pojemniki są dostępne od ręki, a roboty mogą wymagać wynajmu w formule RaaS, czyli „robot jako usługa”.
- Koszt i dostępność pracowników – przy wysokich kosztach pracy większe znaczenie ma wydajność oraz ograniczenie liczby czynności ręcznych.
- Logistykę w sadzie – sprawdź drogi przejazdowe, odległość do skrzyniopalet, czas wymiany pojemników i możliwość ładowania urządzeń.
- Serwis i szkolenie – wdrożenie autonomicznej maszyny wymaga dostępu do części, oprogramowania, operatora oraz wsparcia dostawcy.
Dla małego gospodarstwa z ograniczonym kapitałem najczęściej rozsądniejszym krokiem będzie usprawnienie ręcznego zbioru, na przykład przez pojemniki zawieszane na skrzyniopaletach. Przy większym areale można analizować wynajem platformy, ale dopiero po sprawdzeniu jej pracy w konkretnej odmianie, systemie prowadzenia drzew i warunkach terenowych.
Najprostsze rozwiązanie nie zawsze jest najtańsze, a najbardziej zautomatyzowane nie zawsze jest już dostępne. W praktyce o wyborze decyduje połączenie wydajności, kosztu pracy, logistyki i liczby uszkodzonych owoców.
