[Phỏng vấn] Trưởng đoàn Jo Yong-jun của Viện Hội tụ Robot Hàn Quốc khởi động phát triển robot toàn chu kỳ cho táo nhằm ứng phó ‘appleflation’

Việc trồng táo phụ thuộc vào mức độ thụ phấn tốt ra sao trong mùa xuân, khi hoa nở, để quyết định vụ mùa năm đó. Công việc thụ phấn là phần của ong mật. Tuy nhiên, do tác động của biến đổi khí hậu, tình hình mỗi năm lại khác, thậm chí xảy ra hiện tượng ong mật chết hàng loạt. Nếu trong thời kỳ ra hoa còn gặp thiệt hại do rét, tỷ lệ đậu quả kém khiến giá táo tăng vọt, kéo theo mặt bằng giá chung tăng lên, lan thành hiện tượng gọi là ‘appleflation (táo + lạm phát)’. Ngược lại, vào những năm mùa vụ quá tốt, giá giảm và nông hộ chịu thiệt.

Các nông hộ không thể chỉ trông chờ vào ong mật đang bù đắp khoảng trống bằng thụ phấn nhân tạo, tức trực tiếp đưa phấn hoa lên hoa. Nhưng phần lớn lượng phấn hoa này là hàng nhập khẩu. Theo Jo Yong-jun, Trưởng đoàn Nghiên cứu Nông nghiệp - Thực phẩm thuộc Viện Hội tụ Robot Hàn Quốc (KIRO), 80~90% lượng phấn hoa mà các nông hộ cây ăn quả trong nước sử dụng là hàng Trung Quốc. Lo ngại rằng mầm bệnh như bệnh cháy lá cây ăn quả có thể theo phấn hoa nhập khẩu vào trong nước liên tục được nêu ra. Tuy nhiên, giải thích từ hiện trường cho biết nếu chặn hoàn toàn nhập khẩu thì công việc thụ phấn sẽ dừng lại ngay, nên hiện chỉ được quản lý ở mức hạn chế khu vực phát sinh.

Lý do phấn hoa nội địa không tăng nằm ở khâu sản xuất. Theo trưởng đoàn Jo, tại Cheongsong, tỉnh Bắc Gyeongsang, có khu lớn nhất trong nước với quy mô 2ha chỉ trồng cây lấy hoa để thu phấn. Thời gian có thể hái hoa trong một năm chỉ hơn một tuần. Trong khoảng thời gian này, dù huy động toàn bộ người cao tuổi trong làng để hái hoa bằng tay, tỷ lệ thu hồi cũng chỉ khoảng 30%, phần còn lại rơi xuống đất và bị bỏ đi. Chi phí nhân công cho một tuần lên tới 60 triệu won nhưng sản lượng phấn hoa hằng năm chỉ 5~10kg. Vì hàng nội địa đắt gấp 4~5 lần hàng Trung Quốc nên nông hộ không tìm mua, và vì không có nhu cầu nên sản xuất cũng không tăng, tạo thành vòng luẩn quẩn. Đây là bối cảnh KIRO bắt tay phát triển robot cây ăn quả bao trùm cả thụ phấn và sản xuất phấn hoa.

Trong cuộc phỏng vấn ngày 30/10 tại Trung tâm thử nghiệm robot nông nghiệp KIRO Andong, trưởng đoàn Jo nói: “Nguyên nhân lớn nhất khiến mùa vụ kém là môi trường, tiếp đó là ong mật với tình hình thay đổi mỗi năm. Nếu nói robot thụ phấn, có thể bị hiểu lầm rằng không cần ong mật, nhưng thụ phấn tốt nhất vẫn là do ong mật thực hiện. Tuy nhiên, vì ong mật bất ổn, ý tưởng là đưa robot vào hỗ trợ để ổn định sản xuất”.
 

Nhiệm vụ tích hợp của Cục Phát triển Nông thôn và Bộ Nông nghiệp, Thực phẩm và Nông thôn…‘phần thân dưới’ và tích hợp do KIRO đảm nhiệm

Nhiệm vụ lần này là nhiệm vụ tích hợp AX nông nghiệp (chuyển đổi trí tuệ nhân tạo) do Cục Phát triển Nông thôn và Bộ Nông nghiệp, Thực phẩm và Nông thôn cùng thúc đẩy. Nhiệm vụ gồm ba đề tài chi tiết, và phần tổng quản do Đề tài nghiên cứu phát triển 1 (MetaFarmers Co., Ltd.) mà Cục Phát triển Nông thôn chủ trì đảm nhận. Nếu ví robot theo hình dáng con người, phần cứng thân trên tương ứng với cánh tay và thân mình cùng AI thao tác do MetaFarmers Co., Ltd., đơn vị phụ trách Đề tài nghiên cứu phát triển 1 “Phát triển công nghệ điều khiển kiểu học mô phỏng đặc tính hành vi lao động nông nghiệp trên cây ăn quả và nghiên cứu tiêu chuẩn hóa công nghệ robot nông nghiệp”, đảm nhiệm. Trí tuệ thị giác, tức “đôi mắt” nhận biết vườn cây và quả, được Đoàn hợp tác công nghiệp - học thuật Đại học Quốc gia Chungnam (Giáo sư Lee Dae-hyun) triển khai trong đề tài “Phát triển công nghệ cốt lõi về trí tuệ thị giác phục vụ phân tích hiệu năng yêu cầu của lao động nông nghiệp ứng phó môi trường vườn cây ăn quả và ra quyết định”. Đề tài nghiên cứu phát triển 3 của KIRO, được tuyển chọn thông qua Viện Quy hoạch và Đánh giá Công nghệ Nông lâm Thực phẩm (IPET), là “Phát triển nền tảng robot quản lý canh tác và công nghệ thông minh hóa nhằm ổn định sản xuất cây ăn quả”, sẽ phát triển nền tảng tự hành là phần thân dưới và AI di chuyển. Thời gian nghiên cứu là 4 năm 9 tháng, từ tháng 4/2026 đến tháng 12/2030.

KIRO cũng đảm nhiệm tích hợp hệ thống, hợp nhất phần thân trên và trí tuệ thị giác phát sinh từ từng đề tài, cũng như thử nghiệm thực địa. Trưởng đoàn Jo giải thích: “Phần tổng quản do Cục Phát triển Nông thôn đảm nhiệm, nhưng vì đề tài của Bộ Nông nghiệp, Thực phẩm và Nông thôn phải tính đến sản xuất hàng loạt, nên đã thống nhất rằng chúng tôi sẽ làm phần tích hợp hệ thống”. Có khoảng hơn 20 cơ quan tham gia mỗi đề tài (liên danh) trong dự án này, với tỷ lệ cạnh tranh khoảng 4:1. Trưởng đoàn Jo nói: “Có thể xem như các cơ quan, doanh nghiệp, trường học làm robot trong nước lần này đều đã tham gia”.

Trong đề tài của KIRO, ngoài ngân sách quốc gia còn có ngân sách địa phương của tỉnh Bắc Gyeongsang và thành phố Andong đối ứng. Tỷ lệ ngân sách quốc gia và ngân sách địa phương khoảng 6:4. Dù không phải điều kiện bắt buộc, chính quyền địa phương là vùng sản xuất táo chủ lực đã đầu tư thêm, đổi lại đề nghị đưa vào nhiệm vụ phần thu hoạch hoa và sản xuất phấn hoa, là nhu cầu bức thiết tại hiện trường. Trưởng đoàn Jo cho biết Cục Cây ăn quả - Hoa của Bộ Nông nghiệp, Thực phẩm và Nông thôn cũng rất quan tâm đến việc bảo đảm nguồn phấn hoa nội địa.
 

Vì sao là táo…thu hẹp vào một kiểu tán cây mặt phẳng đa trục

Đối tượng cây trồng được thu hẹp vào táo, trong đó là kiểu tán cây mặt phẳng đa trục. Kiểu mặt phẳng đa trục, nuôi cây dẹt như một bức tường, giúp máy móc dễ đi vào, và nếu thân thiện với máy móc thì cũng thân thiện với robot. Trưởng đoàn Jo cho biết trong các cuộc phỏng vấn nông hộ ở giai đoạn lập kế hoạch, ông nghe nói: “Các nông hộ cao tuổi không dễ thay đổi, vì họ nói nhổ hết cây rồi trồng mới thì còn trồng được bao lâu nữa; nhưng các nông hộ ở độ tuổi 40~50 đang thay đổi toàn bộ vì chênh lệch về sản lượng và giảm lao động rất lớn”. Theo trưởng đoàn Jo, kiểu mặt phẳng đa trục được phổ biến nhiều nhất ở Geochang, tỉnh Nam Gyeongsang, và các vùng sản xuất chủ lực như Andong, Cheongsong cũng đang nhanh chóng chuyển đổi từ kiểu trục chính mảnh hiện có.

Việc cố định một kiểu tán cây là bài học rút ra từ các thất bại trước đây. Để thắng các đề tài cạnh tranh, thường phải đề xuất rằng có thể xử lý tất cả các kiểu trục chính, mặt phẳng, hàng thẳng; nhưng sau khi trúng thầu, điều đó trở thành gánh nặng và nhiều trường hợp không tạo ra kết quả. Trưởng đoàn Jo nói: “Nói robot có thể làm được mọi thứ trong mọi điều kiện là chuyện viển vông. Đúng hơn là phải thay đổi phương thức canh tác theo hướng thân thiện với robot và nâng hiệu quả bằng robot phù hợp với điều đó. Lần này kiểu tán cây được xác định rõ, nên cá nhân tôi cũng rất kỳ vọng”.

Tuy vậy, vườn cây không phải là hiện trường dễ dàng. Ở ngoài đồng, ánh nắng trực tiếp có thể làm màn hình camera trắng xóa khiến robot không nhìn thấy gì. Phần lớn vườn cây hiện có nằm trên đồi dốc 5~10 độ, và nếu robot làm hư cây vốn một khi trồng sẽ nuôi 10~15 năm, tổn thất không chỉ dừng ở một vụ. Việc khó tìm nông hộ để thử nghiệm cũng là trở ngại. Trưởng đoàn Jo nói: “Dù trả tiền thuê, vẫn phải phù hợp với hiệu quả kinh tế sản xuất táo nên không có nhiều nông hộ tạo điều kiện”.
 

Một nền tảng, thay thiết bị tác nghiệp…hoa được ‘đập rồi hút vào’

Một năm trồng táo được chia lớn thành 9 công việc, từ tỉa cành mùa đông đến thu hoạch. Trong số này, đề tài ngân sách quốc gia phụ trách 4 việc là tỉa cành, thụ phấn, tỉa hoa và thu hoạch; ngân sách địa phương bổ sung thêm thu hoạch hoa và sản xuất phấn hoa. Nền tảng phía trên được dùng chung, còn dụng cụ cầm nắm ở đầu cuối và thiết bị phụ trợ được thay đổi theo từng công việc. Khi tỉa cành sẽ lắp hai tay có kẹp giữ cành và máy cắt; khi thụ phấn sẽ lắp đầu phun rải chính xác phấn hoa ở gần hoa. Khi tỉa hoa sẽ chở bồn chứa chất tỉa hoa, khi thu hoạch sẽ chở băng tải đẩy thùng. Cành đã tỉa được nghiền ngay bằng máy nghiền phía trước và rải trong vườn. Trưởng đoàn Jo cho biết: “Nếu cắt ra rồi để đó thì lại phải thu gom, còn nghiền ra sẽ thành dinh dưỡng nên nhiều người phản hồi là tốt”.

Tốc độ thao tác là yếu tố then chốt trong thu hoạch. Năng suất thao tác mà bản yêu cầu đề xuất nhiệm vụ (RFP) đòi hỏi là 1000㎡/giờ (khoảng 300 pyeong), nhưng cách hái táo rồi quay ra sau bỏ vào thùng không thể đạt tốc độ này. Vì vậy, cấu trúc được chọn là sau khi hái, táo được thả ngay xuống ống ruột gà để chuyển vào thùng. Nhiệm vụ còn lại là ngăn hư hại quả có thể phát sinh trong quá trình rơi xuống.

Máy thu hoạch hoa phát triển bằng ngân sách địa phương không hái từng bông như con người. Khi bộ phận va đập quay làm rung cây hoa, vỏ bao chặn hoa rơi xuống và thiết bị hút áp suất âm hút vào, gom trong bồn. Mục tiêu là thu hồi 70% trong một lượt đi qua. Các bằng sáng chế liên quan đã được bảo đảm. Vẫn còn tổn thất do hoa văng ra, nhưng trưởng đoàn Jo nói: “Chỉ cần thu hồi 70% cũng đã tốt hơn con người hái rất nhiều”, và “Dù là thiết bị giá vài chục triệu won, chỉ cần thành công trong một năm cũng sẽ mang tính đột phá đối với các khu sản xuất phấn hoa”. Ông cho biết các nông hộ tại hiện trường sau khi xem khái niệm trình diễn cũng phản hồi rằng có tiềm năng. Kế hoạch là tạo một mô hình thử nghiệm có tăng công suất thiết bị sản xuất phấn hoa tương ứng với lượng hoa thu hoạch tăng lên, rồi chuyển giao cho vùng sản xuất chủ lực.
 

Lập đường đi bằng một ảnh vệ tinh…hàng nghìn robot học trong mô phỏng

Điểm khác biệt công nghệ mà KIRO nhấn mạnh nằm ở khả năng di chuyển. Theo trưởng đoàn Jo, máy nông nghiệp tự hành hiện có cần con người trực tiếp lái một lần để tạo bản đồ. Ở các trang trại lớn, riêng việc này cũng đã là một công việc. KIRO dùng AI trích xuất các hàng cây từ ảnh vệ tinh và tự động xây dựng toàn bộ lộ trình di chuyển (global path) có phản ánh thông số của robot. Tại hiện trường, robot chỉ ứng phó với chướng ngại vật và tuyến chi tiết (local path) bằng lidar, camera, GPS. Trưởng đoàn Jo giải thích: “Nếu ví với điều hướng, thì việc đi cao tốc nào được xử lý xong bằng một tấm ảnh vệ tinh, còn chỉ ngõ hẻm và lối qua đường mới ứng phó tại hiện trường”.

Công nghệ giữ phần thân trên cân bằng trên đồng ruộng gồ ghề áp dụng AI ‘Sim-to-Real’. Phương thức này tạo ra hàng triệu pyeong địa hình phi cấu trúc trong môi trường ảo và vận hành hàng nghìn robot, để chúng tự học các điều kiện điều khiển giúp duy trì tư thế, không trượt và tiêu thụ ít điện nhất. Bốn bánh xe mỗi bánh đóng vai trò như hệ thống treo, hấp thụ độ gồ ghề của mặt đất và giữ nguyên phần thân trên. Trưởng đoàn Jo nói: “Trước đây, thuật toán được xây dựng theo kiểu nếu góc lái là bao nhiêu thì vận tốc góc là bao nhiêu, nhưng chỉ cần có một hòn đá là điều kiện đã lệch”, và “Việc AI tự thích nghi với môi trường là ưu điểm của AI vật lý, vì vậy chúng tôi muốn xử lý toàn chu kỳ chứ không chỉ một công việc”.
 

Thay vì bán robot, bán ‘công việc’…mức phí bằng một nửa nhân công

Mô hình thương mại hóa có hai hướng. Trọng tâm là robot dạng dịch vụ (RaaS). Khi nông hộ đặt lịch công việc bằng điện thoại di động, kỹ sư của doanh nghiệp dịch vụ sẽ chở robot đến, triển khai nhiều chiếc cùng lúc để làm việc rồi thu về. Phí dự kiến ở mức 50% chi phí nhân công hiện có, và sẽ được ấn định khác nhau tùy loại công việc, diện tích, độ dốc và vị trí. Với các trang trại hoặc cơ quan siêu lớn có kỹ sư riêng, sản phẩm hoàn chỉnh sẽ được bán theo hình thức chìa khóa trao tay. Giá bán được đặt ở quanh mức 80 triệu won, không vượt quá 100 triệu won, dựa trên thời gian hoàn vốn 2,5 năm. Theo thảo luận hiện nay, dịch vụ dự kiến do MetaFarmers của đề tài A đảm nhiệm, còn bán hàng do Daedong phụ trách, nhưng vai trò cụ thể sẽ được bàn lại ở giai đoạn thương mại hóa.

Trưởng đoàn Jo nói: “Dù đưa robot cho nông hộ, nông hộ cũng không thể sử dụng. Máy nông nghiệp có đại lý nên được bảo trì sau bán hàng, nhưng robot thì chưa có hạ tầng đó”, và “Vì vậy chúng tôi giải quyết theo cấu trúc nông hộ giao khoán canh tác và trả phí dịch vụ”. Việc chọn robot toàn chu kỳ cũng vì lý do này. Ông nhấn mạnh: “Nếu chỉ thu hoạch thì thiết bị dùng một tuần trong năm, nếu chỉ thụ phấn thì dùng ba ngày, ai sẽ mua thiết bị giá vài chục triệu won? Phải gắn tất cả các công việc vào thì mới thành robot dùng quanh năm”.

Việc đưa vào hiện trường được giả định là tác nghiệp theo cụm, với ít nhất 3 robot hợp tác. Với tiêu chuẩn 3 robot, mục tiêu là tỉa cành và thu hoạch đạt 1000㎡/giờ (khoảng 300 pyeong), còn thụ phấn và tỉa hoa dạng vừa phun vừa đi sẽ xử lý gấp vài lần mức đó. Trong liên danh có Daedong và Daedong Robotics (liên doanh do Daedong Mobility và KIRO thành lập) tham gia, đồng thời cũng đang xem xét liên động để khi thùng thu hoạch được chuyển bằng băng tải, robot vận chuyển của Daedong sẽ nhận và chở đi. Dexweaver, đơn vị có kinh nghiệm quản lý điều hành robot vệ sinh công nghiệp, phụ trách hệ thống dịch vụ và điều khiển trung tâm nhiều robot; Viện Nghiên cứu Máy xây dựng Hàn Quốc phụ trách các hệ thống phụ trợ như máy nghiền và băng tải cần tải trọng và mô-men xoắn cao. Đại học Quốc gia Sunchon phụ trách nghiên cứu điều khiển và an toàn, bổ sung cho robot dễ hỏng ngoài đồng theo góc nhìn máy nông nghiệp, còn Viện Nghiên cứu Nông nghiệp Tương lai Hàn Quốc tại Andong phụ trách xây dựng địa điểm thử nghiệm.
 

Máy thu hoạch hoa lần đầu đưa vào mùa xuân 2028…mục tiêu là thụ phấn lại khi gặp rét hại

Lịch trình là đưa ra nền tảng di chuyển đầu tiên vào nửa cuối năm 2027, kết hợp với phần thân trên vào năm 2028 để thử nghiệm thu hoạch, thụ phấn, thu hoạch hoa, sau đó lần lượt thử nghiệm tỉa cành và tỉa hoa. Hai năm cuối sẽ dành cho thử nghiệm và cải tiến. Mục tiêu của máy thu hoạch hoa là tạo mẫu thử sau giữa năm 2027 và lần đầu đưa vào hiện trường khi hoa nở mùa xuân 2028. Thử nghiệm sẽ diễn ra tại Andong. KIRO sẽ chuyển đổi vườn cây kiểu trục chính mảnh hiện có cạnh trung tâm thử nghiệm sang kiểu mặt phẳng đa trục vào mùa đông 2026 để tạo bãi thử riêng, đồng thời sử dụng cùng lúc ruộng thuê của nông hộ, ruộng công do Viện Nghiên cứu Nông nghiệp Tương lai Hàn Quốc quản lý và địa điểm thử nghiệm chuyên dụng cho robot có trồng cả cây lấy hoa. Ruộng của Viện Nghiên cứu Nông nghiệp Tương lai Hàn Quốc là nơi từng được trang bị cảm biến và mô hình 3D thông qua dự án nông nghiệp thông minh ngoài đồng của Bộ Nông nghiệp, Thực phẩm và Nông thôn.

Điều trưởng đoàn Jo kỳ vọng không chỉ là giảm lao động mà còn là thu hẹp biên độ biến động mùa vụ. Khi bị rét hại vào mùa xuân, việc thụ phấn thêm một lần cho những bông hoa còn lại trên thực tế là biện pháp ứng phó duy nhất, nhưng hiện nay phải dùng cọ chấm từng bông nên rất khó thực hiện. Trưởng đoàn Jo giải thích rằng cũng có nông hộ dùng máy phun tốc độ cao (SS) để rải phấn hoa, nhưng đã có kết quả nghiên cứu cho thấy không hiệu quả.

Trưởng đoàn Jo nói: “Khi rét hại xảy ra, nếu kịp thời đưa robot thụ phấn vào để thụ phấn thêm một lần cho những bông hoa còn sống sót, có thể giảm thiệt hại”, và “Nếu có thiết bị tác nghiệp có thể vào bất cứ lúc nào, chúng ta sẽ tiến gần hơn nhiều tới mục tiêu cuối cùng là ổn định sản xuất cây ăn quả”.