農業用およびオフ用の最新テクノロジー

May 03, 2023

マイルズ・ブディミール著 | 2023 年 3 月 24 日

農業におけるスマート農業の台頭により、機器メーカーは、過酷で極限の環境で機械の稼働時間を最大化するという課題に直面しています。 企業は、農業の実践とともにテクノロジーが進化するにつれて、設計の信頼性を向上させるためにさまざまなタイプのモーション システムを活用しています。

このようなシステムは、ロボット工学、人工知能 (AI) システム、モノのインターネット (IoT)、高度なセンサー技術など、より一般的な自動化全体の進歩を活用しています。

Design World の編集者は最近、農業およびオフハイウェイ オートメーション業界に携わる多数の大手オートメーションおよびモーション コントロール メーカーに、業界で見られるトレンドについて質問しました。 以下は彼らの洞察です。

専門家に会う

クリス・ゴットリーブ |ディレクター — ドライブとコントロール ·おはようデイブ・ウォルデン |アプリケーションエンジニア・PBC Linearジェームズ・ギャラント|オペレーションディレクター · ISL Products International Ltd.ジェフ・マイナ |シニア アプリケーション エンジニア · PBC Linearケリー・ウォールデン|製造担当副社長 • Bishop-Wisecarver Corp.リンジー・ブリマージュ |ポートフォリオ プログラム マネージャー · Thomson Industries, Inc.マット・モウリー |製品マネージャー — ドライリン リニア ベアリング · イグスネイサン・アンダヤ |ディレクター — Techline SBU · Linak USリチャード・キャニー |アルティメーション・インダストリーズ株式会社 代表取締役社長Yoshitaka Umeno |グローバル マーケット マネージャー — 医療およびロボット工学 · Kollmorgen

あなたの会社は、自動農業やオフハイウェイ設計のためのコンポーネントやエンジニアリング サポートを提供したことがありますか?

勇敢:当社の DC モーターとギアモーターは、さまざまな農業オートメーション システムで使用されています。 用途は、動物を清潔に保つための家畜の洗浄装置から、可動フェンス、ロボットや区画植栽装置などのロボット農業機器まで多岐にわたります。 実際、当社の DC ギアモーターは ATV と UTV の両方に同様に搭載されています。 当社のモーターによって実行される代表的な機能には、ウインチや除雪車の調整などがあります。

ブリマージュ:トムソンは、農業経営に幅広い直線運動製品とシステムを供給し続けています。 当社が農業用車両、全地形対応車、多用途車両向けに提供する新製品は、ポリマー ブッシング リニア ベアリングです。 これらのコンポーネントは、モーメント負荷が重要ではない用途や汚染が懸念される用途向けに、信頼性がありながら経済的なオプションを機械設計者に提供します。

モーリー:農業オートメーションは当社にとって成長産業です。 当社のリニア システムは、屋内栽培作業用の照明システムを移動するために使用され、デルタ ロボットは、現場でレーザーによって雑草を除去する雑草除去ロボットに使用されています。 また、リニア ロボットを使用したアプリケーションもサポートしてきました。 後者は、特定の植物や花の画像やビデオを撮影するカメラを搭載しているため、エンドユーザーは購入したいものをリモートで選択できます。

ロボット土壌栽培用のディスクカルチベーターは、垂直方向の連続保護を備えた 2 つの列またはハローを使用します。 (画像: パブロ・バリウク)

ブリマージュ:ポリマーブッシュリニアベアリングは、高い静的耐衝撃性と耐衝撃性、耐腐食性、およびオイルやグリースに対する耐薬品性を必要とする用途に最適です。 これらのベアリングのポリマーライナーは本質的に自己潤滑性を備えており、湿った環境や汚れた環境に最適です。 また、溝付きの設計により熱膨張が可能になり、汚れの存在下でもベアリングが動作し続けることができる汚れのチャネルとして機能します。

ウォールデン: Bishop-Wisecarver の製品は頑丈で、過酷で極端な環境に適しています。 そのため、これらは、自己誘導型農業機器、自動植え付けおよび収穫システム、屋内農業システムなど、さまざまな農業用途に使用されています。

梅野：コルモーゲンは、ハーブや果物などの高価値作物に焦点を当てた垂直農業アプリケーションとスマート農業アプリケーションをサポートしてきました。 当社のモーション制御ソリューションは高い精度とエネルギー効率を備えているため、機械製造業者はより効率的な土地利用と無駄の削減のための自動化を実現できます。 特に収穫用途では、用途に特化したロボットアームの需要が高まっています。 当社は、お客様と共同開発し、カスタムロボットアームに使用できるフレームレスモーター製品を供給することで、このニーズに応えています。 TBM2G ダイレクトドライブ フレームレス モーターの詳細については、kollmorgen.com をご覧ください。

ゴットリーブ:当社は、スマート農業、芝生管理、その他の困難な市場など、要求の高い市場に販売しています。 当社のエンジニアリング チームはエンジニアと直接連携して、これらの市場におけるモーション コントロールに最適なソリューションを選択できます。

当社の流通チャネルは CBD 市場に販売している可能性がありますが、それは今日当社が故意に関与している市場ではありません。 CBDに関する注意点：現在、​​大麻関連のものは連邦レベルでは依然として技術的に違法です。 CBD分野でソリューションを開発している企業はありますが、連邦規制が州規制に追いつかない限り、これらのマシン用の機器を製造することには法的リスクが伴います。

ウォールデン: Simplicity ベアリングは、過酷な環境におけるすべり軸受の不浸透性により、外部農機具の直線案内や運転室の直線運動または制御機構として農業機械に使用されます。 当社のカム ローラー製品 (通常は Hevi-Rail または V-Rail) は、農業用およびオフハイウェイ トレンチャー装置の代替の堅牢なローラー ソリューションとしても使用されます。

PBC Linear の耐食性製品には、ほとんどの状況で十分に耐えられる標準の陽極酸化アルミニウムハウジングを備えたすべり軸受が含まれます。 より過酷な環境では、耐食性を高めるために 316 ステンレス鋼のハウジングと 316 ステンレス鋼のシャフトを組み合わせたオプションがあります。

まいな： PBC Linear では、屋内商業垂直農業に関連する自動農産物加工システムをサポートするリニア アクチュエータの需要が増加していると考えています。 当社は、この業界にリニア ガイド システムとアクチュエータを供給しています。通常は、植物の取り扱い、光源の方向付け、エアロポニクスの移動、スプレー灌漑、および肥料ノズルの動作の自動化に使用されます。 これらの自動化された取り組みは、必要な資源と栄養素だけを無駄なく植物に提供し、屋内での成長を促進するための食料供給とレクリエーション用植物の適切なレシピを促進する、グリーンエネルギー節約方法論を促進します。 当社は、Redi-Rail および V-Guide リニアガイド、SIMO Gliding Surface Technology (GST) を使用した耐食ソリューションを提供しています。

また、農産物加工における自動運転車用のリニア アクチュエーターの需要も増加しています。 自律走行車でこうした作業を自動化すると、農作物の健全な収量を維持するために農家が通常投資する必要がある労働力の量が削減されます。 また、土を耕すとき、苗を植えるとき、道路建設中に重い荷重や衝撃に耐える直線的な誘導を提供することで、より伝統的な農業設計（林業や重機、建設車両を含む）もサポートし続けます。

準備ができて： LINAKは、農業市場やオフハイウェイ市場における電動リニアアクチュエーターの導入において最先端を行っています。 当社のアクチュエータのインテリジェンスにより、コントローラ エリア ネットワーク (CAN) バスを介して車両システムと通信できるようになり、アクチュエータは農業およびオフハイウェイ企業の電化戦略の実装をサポートできます。

コンベヤーは農業用途での使用が増加していますか?

キャニー:屋内農業は、エーカーあたりの食料生産量を最大化することがすべてですが、収量をさらに増やしたい生産者は、施設内の利用可能な垂直スペースを利用するコンベア技術の助けを借りて、上向きに栽培することを検討する必要があります。 実際、屋内垂直農業は、従来の農業と比較した場合の収量の高さ、年間を通じて作物を生産できる能力、照明やその他の技術の進歩により、2021年の31億ドルから2026年までに世界中で97億ドルに成長すると予想されています。

コンベヤは、急成長する企業が導入できる最も簡単かつ迅速な生産性向上の 1 つであり、垂直農業業界に特に適しています。 単純なローラーコンベアやオーバーヘッド I ビーム トロリーでは数日から数週間の投資回収期間がかかる場合がありますが、大規模なカスタム構築システムの投資回収期間はわずか 3 ～ 6 か月であることがよくあります。 アルティメーションは現在、世界最大と思われる屋内垂直農業施設のためのマテリアルハンドリングシステムを構築中です。

おそらく、コンベア技術が屋内農業の生産性向上に役立つ最も明白な方法は、作業エリア上の未使用の垂直スペースを活用することです。 オーバーヘッドコンベアは、栽培トレイが積極的に管理されていないときに持ち上げて、手入れや収穫のためにオペレータレベルに戻すことができるため、同じ設置面積内でより多くの作物を栽培できるようになります。

コンベヤは、品物を手で運ぶ手作業を軽減し、植物をポイント A からポイント B まで迅速かつ安全に輸送するのにも役立ちます。システムは、アルティメーションの広範なパートナー ネットワークを通じて利用可能な収穫および梱包機器とシームレスに統合するように設計できます。 アルティメーションでは、亜鉛メッキ鋼板、亜鉛メッキ材料、粉体塗装フレームで作られた材料を使用しており、これらは食品グレードの用途に承認されており、簡単に洗浄できるため、屋内農家の生産性をさらに節約できます。 アルティメーションは、必要に応じて食品グレードのプラスチック製の吊り下げタワーや成長ポッドのシステムも設計できます。

通常、成長プロセスのさまざまな部分にさまざまなタイプのコンベヤー システムが使用されます。 たとえば、植物が静止している農場のセクションでは、シンプルで標準化されたマテリアルハンドリングシステムを使用できます。 吊り下げタワーなどの垂直形式のコンベヤーまたは栽培トレイなどの水平形式は、栽培者のニーズに合わせてカスタマイズできます。 植物が成長すると、農産物を収穫エリアに安全に移動するには、自動電動コンベアや自動保管・取り出しシステムなどのより高度な技術が必要になります。 屋内農業に最も一般的に使用される産業オートメーション機器は、重力ローラー、ベルト、スケート ホイールまたはフロー レール コンベヤーです。 これらのシステムは重力を利用して荷物を移動させ、製品が上面に沿って転がることを可能にします。

最近では、より大規模な垂直農業システムで使用されている技術には、作業エリア上の一般に使用されていない垂直スペースを利用する電動コンベアやオーバーヘッドコンベアが含まれています。 湾曲したセクションやリフターを使用して、生産物をオペレーターのレベルまで降ろし、必要に応じて高いところまで戻します。 パワーコンベアとフリーコンベアは、一部のエリアに製品を厳密に集中させると同時に、加工エリアに移動するために製品を分離することもできるため、垂直農法システムにとって究極のスペースと容積の最適化です。 最適に計画され、最適に運営されている屋内農業施設は、製品の成長サイクルを考慮しており、生産性を最大化するためにコンベヤー システム設計を組み合わせて使用​​する可能性があります。 当社のエンジニアは屋内農業の経済性を理解しており、栽培者がニーズと予算を満たすマテリアルハンドリングソリューションを設計、構築、実装できるよう支援します。