Применение робототехники в сельском хозяйстве

25 окт 2024

Автор статьи: Бизон Юг

Содержание

Что такое робототехника?
Робототехника в сельском хозяйстве
Виды роботехники для агропромышленного комплекса
Особенности использования роботов в сельском хозяйстве
Плюсы использования робототехники
Робототехника в АПК: интересные примеры
Перспективы развития

Будущее наступило. Роботы в сельском хозяйстве - уже не плод фантастики, а развивающаяся сфера АПК. Они помогают следить за состоянием поля, собирают информацию, распыляют химические вещества и даже управляют тракторами. Параноики боятся, что когда-нибудь машины полностью заменят людей в производстве, однако роботизация сельского хозяйства, наоборот, приводит в агрокомплекс инженеров и специалистов по инновационным технологиям. Ведь, к счастью или нет, даже самые умные механизмы пока не работают без настройки со стороны человека.

Что такое робототехника?

Это прикладная наука, посвящённая созданию автоматизированных технических систем и механизмов, способных выполнять определённые действия по заданной программе. Роботы бывают невероятно разнообразными: собранными в виде стационарного манипулятора и мобильными (колёсные, шагающие, гусеничные, плавающие, летающие). Однако благодаря научной фантастике под словом “робот” люди чаще представляют похожих на себя андроидов: с головой, руками и ногами. Такие механоиды, к сожалению, ещё не используются в АПК. Какие же машины доступны современным аграриям?

Робототехника в сельском хозяйстве

Агросфере нужны умные механизмы, способные самостоятельно выполнять трудоёмкие сельскохозяйственные операции. Владельцы хозяйств ставят перед робототехникой следующие задачи:

снизить себестоимость производства;
повысить безопасность работ в поле;
улучшить качественные показатели продукции;
уменьшить потери, связанные с недобросовестностью сотрудников;
снизить экологическую нагрузку сельскохозяйственного производства;
проводить мониторинг и прогнозирование;
нивелировать отсутствие кадров.

Что касается замены людей машинами, у последних внушительное преимущество - они могут работать в любое время суток. Подготовленный к различным погодным условиям сельхоз-дрон и климатические условия будет игнорировать.

Виды роботехники для агропромышленного комплекса

В передовых и экспериментальных хозяйствах есть автоматические помощники, способные сеять, обрабатывать почву, бороться с сорняками и даже собирать урожай.

Применение робототехники в сельском хозяйстве: виды робототехники

Наземные мобильные роботы

Самоходные устройства на колёсах, гусеницах или лапах могут самостоятельно перемещаться по полю, курируемые GPS-навигацией. Среди большого разнообразия таких дронов уже есть сеятели (RoboWeeder, Fendt Xaver), поливальщики (GardenSpace), опрыскиватели (Solinftec), борцы с сорняками (AgBot II) и даже такие, которые совмещают несколько функций (Yardroid) вплоть до отпугивания злоумышленников.

Их сильная сторона в том, что они могут действовать точечно, определяя проблемные места камерой и различными датчиками. Такие машины пока чаще используются в садах, на дачах и в теплицах, но уже есть разработки для крупных полей. Зачастую они похожи на небольшие танчики.

Однако есть более фантастичные модели с руками-манипуляторами и машинным зрением (функция обработки изображения). Они применяются для сбора плодово-ягодного урожая. Подобные дроны должны уметь не только перемещаться по грядке, но и определять спелость плода, а ещё мягко, не раздавив, отделить его от стебля. Пример - Virgo от Root AI.

Отдельное направление развития в прогрессивном АПК - беспилотные тракторы. Они выполняют полевые задачи без оператора, у них даже кабины нет. Примеры: американский Sesam2 от John Deere и отечественный “Уралец-224”.

Беспилотные летательные аппараты

БПЛА в сельском хозяйстве использовались ещё в 1980-х годах - для аэросъёмки полей. В наше время это оборудование получило название агродрон, и его функционал расширился. Во-первых, летательные аппараты уже не просто фотографируют угодья, но также создают 3D-изображения и карты, которые затем становятся навигацией для другой умной техники. Снабжённые искусственным интеллектом, они проводят полноценный мониторинг состояния культур, собирая мегабайты данных.

Во-вторых, сельскохозяйственные коптеры стали оборудовать бачками и разбрызгивателями. Теперь они могут точечно распылять средства защиты растений, а также другие химикаты. Агродроны способны также бороться с сорняками, отпугивать птиц и грызунов, засевать поля.

Сельскохозяйственный автопилот

Традиционная сельхозтехника тоже может работать на поле самостоятельно. У передовых аграриев очень популярны технологии точного земледелия, когда владелец хозяйства ставит автопилот на трактор или автопилот на комбайн, а далее машина обрабатывает поле сама. Это позволяет давать отдых механизатору. К тому же получающая данные со спутника (или RTK-станции) техника едет по участку максимально чётко, не допуская пропусков и перекрытий.

Подобные системы представляют собой приёмник, рулевое колесо с электроусилителем, которые устанавливаются в агромашину, а также терминал управления с экраном. Примеры: Cognitive Agro Pilot, “Итэлма”, Navmopo.

Особенности использования роботов в сельском хозяйстве

Роботизированные механизмы уже много лет помогают человеку в искусственно созданных условиях заводов и конвейеров. Но агросфера - это поля и открытые пространства. Солнце, ветер, дождь, фауна, рыхлая почва, пыль. Создавая роботов, трудящихся на лоне природы, нужно учитывать множество естественных факторов. Как минимум самоходные устройства должны быть адаптированы для движения по неровной, рассыпчатой поверхности.

Ещё одна особенность заключается в том, что применение робототехники в сельском хозяйстве носит пока точечный, несистемный характер. Инициативные изобретатели создают оборудование и программы под конкретные цели. Перед отраслью стоит задача создать многофункциональную автоматизированную платформу, способную подстраиваться под различные среды и технологические операции. Чтобы машины могли взять на себя большую часть монотонного труда, функционируя в комплексе.

Плюсы использования робототехники

Роботы в АПК дают несколько существенных преимуществ, из-за которых эту сферу стоит развивать и вкладывать в неё деньги.

Заменяя людей, умные машины снижают затраты на рабочую силу. Что особенно важно при дефиците кадров в сельском хозяйстве. Также их использование снижает вероятность ошибок и, так называемого, “человеческого фактора”.
Роботы в хозяйстве справляются быстрее и качественнее большинства работников. Их труд гарантирует более высокую урожайность за счёт минимизации потерь и максимально производительности.
Современные роботы стремятся к миниатюрности. Они значительно меньше традиционного сельскохозяйственного оборудования и занимают меньше места. Это особенно ценно для фермеров с небольшими участками и скромными площадями хранения.
Агродроны, которые распределяют пестициды, делают это дозированно и точечно. В результате химикаты расходуются значительно экономнее. А ещё работникам хозяйства приходится меньше с ними взаимодействовать. Снижение затрат плюс охрана здоровья.

Дроны в сельском хозяйстве должны увеличить эффективность агрохозяйств на 30-40%, уверены эксперты.

Робототехника в АПК: интересные примеры

Американская фирма Carbon Robotics представила робота для прополки полей. Внешне он похож на автомобиль, длина - 3 метра, вес - 4,3 тонны. Но интересен его способ борьбы с сорняками: устройство медленно ездит по полю, ищет нежелательные растения, а когда найдёт - сжигает их лазером. По данным разработчиков, такой робот может уничтожать до 100 тысяч сорняков в час.

А вот наземный сельскохозяйственный дрон Dick от британской компании Small Robot Company похож не на авто или танчик, а на огромного паука на колёсах. Он выше человеческого роста, работает на аккумуляторе от Tesla и обладает искусственным интеллектом. Может уничтожать сорняки химикатами или электричеством.

В Гарварде разработали летающих роботов-пчёл, которые могут заменить живых насекомых в процессе опыления растений. RoboBee размером с половину канцелярской скрепки и весят 0,1 грамма. Они держатся в воздухе с помощью пьезоэлектрических приводов - маленьких полосок керамики, которые расширяются и сжимаются под воздействием электричества. Когда “пчёлок” собрали и протестировали, встал вопрос о создании микроаккумуляторов для них. Опытные образцы получали питание по сверхтонкому проводу.

Перспективы развития

Применение робототехники в сельском хозяйстве: перспективы

Как выяснилось, роботы сельскохозяйственные - это широкий спектр устройств с самыми разными функциями. Ясно, что далее они будут усложняться, уменьшаться в размерах, получат искусственный интеллект и новые источники питания. Уже сейчас наметилась перспектива сочетания в одной машине нескольких задач. В будущем за весь процесс выращивания культуры будет отвечать единственный робот, умеющий посадить, полить, удобрить, защитить растения и собрать урожай. Вопрос лишь в том, будет ли он похож на человека.

Второй возможный путь - появление комплексного набора машин, которые сделают за фермера всю работу по заданным параметрам. Такие “помощники” будут продаваться в комплекте с заранее прописанными программами. У них будет один на всех терминал подзарядки и общий дизайн. Ну и конечно, руководящий процессом ИИ станет обучаемым, то есть сможет корректировать процессы на основе собственных ошибок.

Роботы “пашут”, не требуя прибавок к зарплате, не берут отпуск, не ленятся. В тяжёлом, монотонном труде за ними будущее. А при условии постоянного оттока молодёжи из села роботизация растениеводства неизбежна. Главное, чтобы новые технологии были надёжными и действительно повышали урожайность. Ну и хотелось бы видеть Россию передовиком производства умных машин. Не перевелись ещё Кулибины в родном Отечестве?

Товары