Robootika hõlvab vanu freesturbavälju, AI-d kasutavad masinad nõuavad uutmoodi mõtlemist

Professor Olt, kes on pikaajaline põllundustehnika õppejõud ja nüüd ka robotiseerimise üks edendaja, juhib agrorobootika töörühma. Arendamisel on rohepööret toetav masin – põllundusrobot ja selle tööd põllul toetav hooldejaam.

Elektriline, roheenergial töötav robot, mille prototüüp on valmimise järgus, võimaldab marjakasvatuse jaoks laiemalt kasutusele võtta ammendunud freesturbaväljasid, mis emiteerivad keskkonda suurtes hulkades süsihappegaasi ehk CO₂. Kultiveerimine võimaldab need alad pöörata keskkonnasõbralikuks, selleks tööks aga ei sobi n-ö tavalised suured põllumasinad. Küll aga võimaldavad arendatavad, autonoomselt tegutsevad kerged, väikese erisurvega ja targad masinad mustikataimi hooldada ja täppisväetada. See hoiab ära umbrohtude vohamise, võimaldades saada ka suuremaid saake.

„Meie põllumajanduses on tehniline tase suhteliselt kõrge. Arengud valdkonnas on kiired, millega peame kõik kaasa minema, nii põllumehed, masinaehitajad, teadlased, õppejõud kui muidugi ka üliõpilased,“ ütles professor. „Eks me kõik õpime Põllumajandus 4.0 võimalustega sootuks uut tüüpi seadmeid kasutama, aga neid ka juurde looma. Lisaks õpime uut mõtlemisviisi, et välja töötada tehisintellekti kasutavaid masinaid.“

Professor Olt, kui kaugele on jõudnud põllundustehnika areng võrreldes teie üliõpilaspõlvega?

Siis, 1970. aastatel, käis täie hooga põllumajanduse mehhaniseerimine. See etapp sai läbi eelmise sajandiga. Eelmise sajandi lõpul jõudsime uude arenguetappi, mida tähistatakse Põllumajandus 4.0-ga, mille mõned märksõnad on täppisviljelus, tehisintellekt, kaugseire, asjade internet, masinnägemine jne, optimeerimaks põllumajanduse tootmisefektiivsust ja kvaliteeti ning vähendamaks keskkonnamõjusid ja tootmisriske. Möödunud ajaga võrreldes on erinevus oluline.

Tänaseks on hoo sisse saanud robotiseerimine. Rahvusvahelisel messil „Agritechnica 2023“ (november 2023, toim) Hannoveris, kus kõik turul olevad ja tulevad firmad presenteerisid oma uut tehnikat, olid põllundusrobotid juba tugevalt esindatud. Tõsi, kõiki neid masinaid veel ei ole turule paisatud, suur osa nendest olid esmased prototüübid, mille suurem tootmine ja turustamine seisab alles ees. See suund hakkab lähiajal muutma eksisteerivat masinaparki nii meil kui mujal.

Kuidas Eestis sel alal asjad edenevad?

Robootika, sealhulgas põllumajandusrobootika, on maailmas praegu kiirelt arenev valdkond. Ka leiunduslik aktiivsus on kasvav. Maaülikoolis hakkasime robotiseerimisega tõsisemalt tegelema umbes 4–5 aastat tagasi. Lähtusime sellest, et meie tudengid peaksid saama hea hariduse eelkõige nüüdisaegset perspektiivset tehnikat ja tehnoloogiat kasutades ja arendades, omandades kaasaegseid teadmisi, oskusi ja kompetentsi. Messil nägime, et ka Saksamaa tehnikaülikoolides tegeldakse analoogsete teemadega ning võrreldes nendega ei ole meil põhjust häbeneda.

Millised on peamised parameetrid, mida masinate arendamisel silmas tuleb pidada?

Põllumajanduse edendamisel on peamine küsimus selles, kui palju uute masinate rakendamine – võrreldes varasemate tehniliste lahendustega – lisatulu toob, mitte see, kui palju põllult saaki saab. Samuti see, milline on uue masina puhul tööoperatsiooni erikulu – kui palju peab panustama rahaliselt, et saada näiteks tonn kartuleid. Mis tahes tööoperatsiooni erikulu on pöördvõrdeline tootlikkusega ehk mida suurem on masina tootlikkus, seda väiksem erikulu. See annab turul selge eelise. Põllutöömasinate tootlikkust mõjutab kolm parameetrit: nende töölaius – need suurenevad pidevalt, see tähendab, et masinad muutuvad suuremaks. Teine komponent on töökiirus, mis kipub samuti suurenema ja kolmas on tööajakasutus. See tähendab, et tööaega ei peaks kulutama näiteks seadistamisele, kõik see käib võimalikult automaatselt. Need on peamised parameetrid, mida masinate arendamisel silmas peetakse. Kuluefektiivsus on olnud arendustöös juba mõnda aega aktuaalne.

Mehitatud masinate puhul on üheks piiravaks teguriks inimfaktor, täpsemalt tööpäeva pikkus. Mehitamata masinatel ehk robotitel see piirang puudub. Kui ilm võimaldab, siis on robotitel piltlikult öeldes piiramatu tööaeg.

Kuidas teie töörühm edeneb?

Algul oli töörühm väike, kõigest neli inimest, kellel kõigil olid konkreetsed teemad. Mida sügavamale probleemidesse kaevusime ja mida kaugemale töö edenes, seda rohkem lahendamist vajavaid probleeme tekkis ja seda suuremaks läks tegijate ring. Siis hakkasid lisaks õppejõududele ja teaduritele liituma üliõpilased, kes tihti teevad oma lõputöid meie töörühma juures. Üliõpilased vahelduvad igal aastal, kaitsevad oma lõputööd ära, lõpetavad kooli ja nende asemele tulevad uued, juba uute teemadega. Töörühma seminaridel käivad isegi inimesed, kes töörühma tegemistega otseselt seotud polegi. See näitab, et meie tegemistega tahetakse kursis olla ja töörühm on populaarne. Põhitegijatest on töörühmaga praegu seotud neli doktoranti, sügisest lisanduvad veel kaks. Ma ei näe huvi kadumist, nii et tänan küsimast, töörühm edeneb hästi.

Millised on põllumajandusala robotiseerimisel lahendamist vajavad probleemid?

Meie arendatava roboti puhul sai lähtutud täppisväetamise põhimõttest – väetist tuleb doseerida nii palju kui vaja ja nii vähe kui võimalik ehk õige kogus väetist õigesse kohta. Doseerimiskoguse määramise aluseks on pinnaseproov, vegetatsiooniindeks ja vahetu toitaine taseme mõõtmine, seejärel kaardistamine, andmehõive ja analüüs. Töö toimub mehitamata maismaasõidukiga ehk robotiga. Kasutatakse prognoosimudeleid. Robotväeturi konstruktsioonile püstitati rida konkreetseid nõudeid, nagu ikka selliste ülesannete lahendamisel. Mõned olulisemad olid kõrge doseerimis- ja positsioneerimistäpsus, masina optimaalne mass, väike erisurve pinnasele ja väike energiatarve, suur sõiduulatus jne.

Roboti tegevuse toetamiseks tuleb pakkuda teenindusjaama, mis peab sisaldama energiatootmisseadmeid, roboti aku automaatse vahetamise ja laadimise seadet, juhtmooduleid kogu süsteemi juhtimiseks ja seadmeid roboti varustamiseks tehnoloogiliste materjalidega, nagu mineraalväetis, vesi vm. Energiatootmisseadmeid on teenindusjaamas kaks, päikesejaam ja hübriidgeneraator, mõlemad roheelektriallikad.

Kuidas on arendustöö edenenud?

Arendustöö on edenenud plaanipäraselt – kõik süsteemi plaanitud koostisosad ehk esmased prototüübid on nii graafiliselt kui ka füüsiliselt modelleeritud. Valmistume põldkatsete läbiviimiseks algaval suvel. Esmaste prototüüpide põldkatsed on küll alles ees, aga meil on juba nägemus, milline võiks olla kirjeldatud masinate järgmine põlvkond. Oleme mõningaid ideid juba ka testinud.

Kuhu suunas liigub põllumajandusrobotite edasine areng?

Väga lihtsustatult öeldes liigub edasine areng gabariitide vähenemise suunas järgmiselt: suured robotid – minirobotid – mikrorobotid – nanorobotid. Viimasena nimetatuteni jõutakse vast selle sajandi keskpaigas.

Kuidas üliõpilased progressiga kaasa tulla suudavad?

Väga hästi suudavad, üliõpilased on tublid. Tehnikaala, nagu ikka, on raskem kui mõni teine ala, aga meie üliõpilased pingutavad ja saavad enamasti hakkama. Peaasi, et õppida oleks huvitav. Nad teevad töörühmas ju päris asja. Alustavad materjalitehnikaga praktilisest tutvumisest, mis hõlmab materjalide valikut, tutvuvad materjalide erinevate töötlemise tehnoloogiatega, tehniliste mõõtmistega, elektroonikaga, automaatikaga, komponentide valikuga, programmeerimisega, seadistamisega, häälestamisega jne. Kõike tehakse innuga. Ja kõige tähtsam – nad võivad oma tegemistes ju ka eksida, eksimusi ikka juhtub, neid saab alati parandada ja need õpetavad kõige rohkem, aga kui nad lõpetavad kooli ja lähevad tööle, siis seal nad enam eksida ei tohi. Oleme oma lõpetajate üle väga uhked.

Kokkuvõttes saan öelda, et ehkki tavainimene ei pruugi teadagi, et põllumajandustehnika areng on ülikiire, aga meile ja arvan, et ka tudengitele on see põnev, sellega peab suutma kaasa minna. Isegi pidevalt toimuvate muutustega kursis olemine on pingutav. Mul on head sidemed masinate müügiesindajatega, nemadki ütlevad, et on keeruline järje peal püsida. Aga me kõik, kogu ühiskond, on siiski kohanemisvõimeline, see on inimese olemuses.

Loe EMÜ põllundusrobotist lisaks SIIT