พืชผลเฉพาะ ได้แก่ ผลไม้ ผัก ถั่วเปลือกแข็ง ผลไม้แห้ง และเรือนเพาะชำ ต้องเผชิญกับปัญหาการขาดแคลนแรงงาน การแข่งขันระดับโลก ความต้องการคุณภาพที่สูงขึ้น และความกังวลเกี่ยวกับผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม อุตสาหกรรมพืชผลพิเศษจึงกำลังมองหาอุปกรณ์อัตโนมัติเพื่อช่วยในการปลูก การเก็บเกี่ยว การจัดการ และการแปรรูปอย่างเร่งด่วน นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยที่ให้ทุนที่ดินในหลายรัฐกำลังทำงานร่วมกันเพื่อพัฒนาระบบอัตโนมัติที่ทำงานได้ดีสำหรับพืชชนิดพิเศษ ด้วยแนวทางการทำงานร่วมกันนี้ ภาระต้นทุนของการวิจัยและพัฒนาจะถูกยกออกจากภาคพืชผลพิเศษเพียงกลุ่มเดียวและกำลังมีความก้าวหน้าที่สำคัญ ในช่วงห้าปีที่ผ่านมา นักวิจัยได้ระบุพารามิเตอร์สำคัญที่เกี่ยวข้องกับการผลิตพืชผลแบบพิเศษ และพัฒนาเซ็นเซอร์เพื่อตรวจจับและวัดค่าพารามิเตอร์เหล่านี้ นักวิจัยออกแบบอุปกรณ์ยานยนต์และร่วมมือกับผู้ผลิตและเกษตรกรเพื่อทำการค้าและใช้เทคโนโลยีใหม่ ระบบอัตโนมัติช่วยให้อุตสาหกรรมพืชผลพิเศษเอาชนะปัญหาการขาดแคลนแรงงาน ตัดสินใจจัดการอย่างชาญฉลาด อนุรักษ์ทรัพยากร และตอบสนองความต้องการที่เพิ่มขึ้น ความก้าวหน้าเหล่านี้ส่งผลให้ผู้ปลูกและผู้บริโภคประหยัดเงินได้มาก และปรับปรุงความยั่งยืนของอุตสาหกรรม
อุปกรณ์อัตโนมัติช่วยให้เกษตรกรทำแผนที่ผลผลิตและดูว่ามีปัญหาหรือไม่และที่ใด เพื่อให้พวกเขาสามารถตัดสินใจจัดการได้อย่างตรงเป้าหมายและมีประสิทธิภาพ การประมาณการผลตอบแทนที่แม่นยำก็มีความสำคัญต่อการตัดสินใจทางการตลาดเช่นกัน ข้อมูลเกี่ยวกับตำแหน่งของผลไม้และรูปทรงเรขาคณิตของกิ่งก้านของต้นไม้จะใช้ในการเขียนโปรแกรมเครื่องจักรเพื่อเก็บเกี่ยวสวนผลไม้
• University of Florida ได้พัฒนาหุ่นยนต์อัตโนมัติที่นับและจับคู่ผลไม้บนต้นส้ม
• นักวิจัยจาก University of California-Davis ได้พัฒนาถุงเก็บผลไม้และรถเข็นด้วยเครื่องมือที่ใช้ทำแผนที่ผลไม้ในสวน
เทคโนโลยีการตรวจจับและจัดการโรคแบบอัตโนมัติสามารถลดการสูญเสียพืชผลได้
• สารกำจัดศัตรูพืชทำให้เกิดการสูญเสียพืชผลโดยไม่ตั้งใจนับล้านเหรียญ เมื่อละอองละอองลอยเข้าสู่พืชที่ไม่ใช่เป้าหมาย งานของมหาวิทยาลัยแห่งรัฐไอโอวาเป็นแนวทางในการผลิตเทคโนโลยีที่ลดการล่องลอย
• เกษตรกรผู้ปลูกส้มใช้เครื่องบำบัดความร้อนที่ออกแบบโดยนักวิทยาศาสตร์ของมหาวิทยาลัยฟลอริดาบนต้นไม้มากกว่า 80,000 ต้น เพื่อควบคุมความคืบหน้าของการปลูกส้มเขียวหวาน
• มหาวิทยาลัยแห่งรัฐวอชิงตันได้พัฒนายานพาหนะทางอากาศไร้คนขับเพื่อสกัดกั้นนกที่กินและทำลายพืชผล
• กระบวนการกักกันอัตโนมัติที่มีต้นทุนต่ำช่วยป้องกันการแพร่กระจายของเมล็ดกาแฟเบอร์รีในฮาวาย ลดความสูญเสีย และช่วยให้ผู้ปลูกสามารถจัดส่งกาแฟไปยังตลาดในพื้นที่ที่มีประชากรสูงและท่องเที่ยวได้
• อุปกรณ์พกพาที่ออกแบบโดยมหาวิทยาลัยฮาวายช่วยให้ผู้ปลูกกาแฟสามารถสังเกตความเครียดจากน้ำในใบได้ในราคาประหยัด
การตรวจจับความเครียดช่วยให้ผู้ปลูกสามารถเพิ่มประสิทธิภาพการชลประทานและทำให้ต้นไม้ออกดอกในเวลาเดียวกัน ซึ่งทำให้การเก็บเกี่ยวมีประสิทธิภาพมากขึ้น การผลิตและการเก็บเกี่ยวด้วยเครื่องจักรสามารถป้องกันการบาดเจ็บจากการใช้แรงงานคน และลดเวลาการเก็บเกี่ยวและต้นทุนสำหรับเกษตรกร
• 60% ของอุตสาหกรรมการแปรรูปมะเขือเทศได้นำเครื่องจักรที่ออกแบบโดยมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย-เดวิสมาใช้เพื่อตรวจสอบน้ำมะเขือเทศ ในช่วงฤดูเดียว เครื่องจักรกำจัดอันตรายจากการเคลื่อนไหวซ้ำๆ มากกว่า 200,000 รายการสำหรับผู้ปฏิบัติงาน
• เกษตรกรกล่าวว่าวิธีการตัดแต่งกิ่งแบบใหม่ที่แนะนำโดยส่วนต่อขยายของมหาวิทยาลัยแห่งรัฐเพนซิลวาเนียน่าจะลดเวลาในการตัดแต่งกิ่งลง 42% และประหยัดเงินได้ประมาณ 136 ดอลลาร์ต่อเอเคอร์
• นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยแห่งรัฐเพนซิลวาเนียได้ออกแบบอุปกรณ์ช่วยเก็บเกี่ยวที่ขจัดบันไดตก และลดเวลาที่ผู้เก็บแอปเปิลใช้ในท่าที่ลำบากและอันตรายจาก 65% เป็น 43% ของเวลาเก็บ อุปกรณ์นี้ยังเพิ่มจำนวนแอปเปิ้ลที่เก็บเกี่ยวต่อวินาทีได้ถึง 50%
• นักวิทยาศาสตร์ของมหาวิทยาลัยวอชิงตันสเตทได้ออกแบบหุ่นยนต์ทำเกลียวสำหรับฮ็อพ ซึ่งจะช่วยลดความต้องการแรงงานและค่าใช้จ่าย
• นักวิจัยจาก University of Georgia สำรวจเทคโนโลยีอัตโนมัติที่มีราคาไม่แพง ซึ่งจะปรับปรุงประสิทธิภาพการเก็บเกี่ยวบลูเบอร์รี่ ช่วยแก้ปัญหาการขาดแคลนแรงงานและค่าแรงที่สูง
• การกำจัดวัชพืชด้วยเครื่องจักรช่วยลดความจำเป็นในการใช้แรงงานและสารเคมีที่มีราคาแพง ซึ่งอาจเป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อมและสุขภาพของมนุษย์ University of Arizona และ University of California-Davis แสดงให้เห็นว่าเครื่องกำจัดวัชพืชแบบแถวเรียงอัตโนมัติลดความต้องการแรงงานลง 30%
ระบบอัตโนมัติช่วยให้เกษตรกรอนุรักษ์ทรัพยากร ประหยัดเงิน และลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจก
• การใช้เครื่องลดความชื้นอัตโนมัติ ชาวไร่กาแฟและช็อกโกแลตในฮาวายใช้พลังงานน้อยลงในการทำให้ผลิตภัณฑ์แห้ง
• นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยเคนตักกี้สาธิตการใช้รถแทรกเตอร์ไฮบริด/ดีเซลไฟฟ้าอัตโนมัติ
• นักวิจัยพบว่าระบบกำจัดวัชพืชอัตโนมัติมีประสิทธิภาพในระดับพลังงานที่ต่ำกว่าที่เคยคิดไว้มาก
เทคโนโลยีอัตโนมัติช่วยให้มั่นใจในคุณภาพและความพึงพอใจของผู้บริโภค
• Michigan State University และ University of California-Davis ได้พัฒนาเทคโนโลยีการตรวจจับที่สามารถตรวจจับข้อบกพร่องภายในและภายนอกได้ เช่น การมองเห็นสีและระบบสเปกโทรสโกปีที่จะสรุปคุณภาพของผลผลิตสดโดยอัตโนมัติ
• นักวิจัยได้พัฒนาระบบอัตโนมัติราคาไม่แพงที่สามารถระบุมะเขือเทศสุกได้อย่างแม่นยำในระหว่างการแปรรูป เพื่อให้มั่นใจว่าผลิตภัณฑ์มีรสชาติและไลโคปีนที่เหนือกว่า
• ความต้องการคาวากำลังเติบโต. นักวิจัยได้ออกแบบระบบยานยนต์ที่สกัดปริมาณคาวาต่อต้นได้มากกว่า 900%
• ข้อมูลเซ็นเซอร์แสดงวิธีการเพาะพันธุ์บลูเบอร์รี่ที่สามารถเก็บเกี่ยวด้วยเครื่องจักรได้โดยไม่เสียหาย
โครงการ W2009: การวิจัยและพัฒนาระบบบูรณาการในระบบอัตโนมัติและเซ็นเซอร์เพื่อความยั่งยืนของพืชชนิดพิเศษ (พ.ศ. 2013-2018) ได้รับทุนสนับสนุนบางส่วนจากกองทุนวิจัยหลายรัฐผ่าน USDA-NIFA และโดยเงินช่วยเหลือแก่สมาชิกโครงการดังต่อไปนี้ สถาบัน: มหาวิทยาลัยแอริโซนา, มหาวิทยาลัยออเบิร์น, มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย-เดวิส, มหาวิทยาลัยแห่งรัฐโคโลราโด, มหาวิทยาลัยฟลอริดา, มหาวิทยาลัยจอร์เจีย, มหาวิทยาลัยฮาวาย, มหาวิทยาลัยแห่งรัฐไอโอวา, มหาวิทยาลัยเคนตักกี้, มหาวิทยาลัยรัฐมิชิแกน, มหาวิทยาลัยรัฐมิสซิสซิปปี้, มหาวิทยาลัยแห่งรัฐโอคลาโฮมา , มหาวิทยาลัยแห่งรัฐโอเรกอน, มหาวิทยาลัยแห่งรัฐเพนซิลเวเนีย, การขยายสหกรณ์เพนซิลเวเนีย, การวิจัย Texas AgriLife, มหาวิทยาลัยแห่งรัฐวอชิงตัน, การขยายสหกรณ์วอชิงตัน และมหาวิทยาลัยเวสต์เวอร์จิเนีย เรียนรู้เพิ่มเติม: bit.ly/W-2009