Роботы-фермеры, агроботы выращивают и собирают урожай. И выполняют другие работы, которые сложны и монотонны для человека, связанные с погрузкой, поливом, внесением удобрений, прополкой, сбором данных, картографированием полей, анализом почвы, мониторингом окружающей среды и т д.
Сбор урожая фруктовых садов требует усилий тысяч сезонных рабочих. Сбор фруктов – это низкооплачиваемая, сезонная, повторяющаяся работа с небольшими перспективами продвижения в карьере. Сборщики стареют, а молодое поколение мигрирует в города в поисках круглогодичной и более высокооплачиваемой работы с полной занятостью. На данный момент для фермера затраты на труд рабочих составляют от 40 до 60%. Роботы же не устают, трудятся 24 часа в сутки, не нуждаются в каких-либо удобствах, не уходят в отпуск, а главное — дешевеют и совершенствуются с каждым годом.
Для сбора яблок, груш и других плодов применяются такие агроботы, коботы и самоходные интеллектуальные системы: дроны для сбора фруктов Tevel Aerobotics Technologies), роботы Eve, Mars, FFRobotics. Роботы для сбора садовой земляники, такие как Rubion, Soil Bot, Agrobot, малины и арбузов Fieldwork Robotics, спаржи — Sparter Робот Virginia Tech, роботы для сбора томатов — GRoW и — салата Vegebot.
Роботы для сбора урожая, обрезки и сортировки
Роботы для садоводства и плодоовощеводства умеют бережно обрезать листья, собирать урожай фруктов и овощей, анализируя и сортируя овощи и фрукты по качеству. Такие интеллектуальные помощники обычно оснащены специализированными «руками» для выполнения широкого спектра садоводческих работ. Например, лаборатория адаптивной робототехники (SAR) Плимутского университета под руководством доктора Мартина Столена разрабатывает «технологию мягкой роботизированной руки» для задач селективного сбора урожая в садоводстве. Части робота-манипулятора могут изменять свою жесткость в режиме реального времени, смягчаясь, чтобы противостоять удару во время быстрых фаз движения в направлении плода, а затем наоборот, чтобы обеспечить точность на этапе приближения и захвата.
Доктор Столен работает также в области автономного и селективного сбора урожая малины и помидоров в рамках проекта China Robot Harvest. Он изучает, как эту технологию можно применить к цветной капусте в рамках проекта «Автоматизированный сбор урожая капусты в Корнуолле», являющегося частью трехлетней инициативы Agri-Tech Cornwall, частично финансируемой Европейским фондом регионального развития с софинансированием от Совета Корнуолла.
Стоит отметить, что большинство прототипов роботов-уборщиков имеют высокие первоначальные инвестиционные затраты и длительные сроки окупаемости. Немногие такие роботы прошли стадию прототипа и поступили в продажу. Снижая затраты при серийном производстве роботов, использование можно масштабировать в соответствии с потребностями фермера.
Вы можете посмотреть видеоролики о самых разных видах роботов-сборщиков урожая. Тем не менее, сегодня в продаже их немного. End of Arm Tooling (EoAT) уборочных роботов различается в зависимости от вида культуры. Перец, например, с гладкой восковой поверхностью хорошо подходит для захвата присосками. Помидоры более хрупкие, чем перцы, поэтому роботы используют захват с мягкими пальцами, который скручивает плод, когда его вытягивают, чтобы отделить его от растения. Земляника садовая еще более нежная, поэтому ее сбор требует особой осторожности. Например, один робот-уборщик захватывает плод, используя нож для обрезки стеблей, чтобы избежать повреждений.
Зрение робота с помощью искусственного интеллекта определяет спелость и планирует траекторию движения робота-манипулятора, чтобы сорвать плод. Некоторые роботы-уборщики оснащены шарнирной рукой, которая передвигается на колесной базе. Другие используют гусеницы, как военная машина.
Некоторые роботы для сбора урожая оснащены двумя воздушными дронами. Дроны прикреплены к колесной тележке, которая обеспечивает электричество. Дроны летают рядом с тележкой, используя компьютерное зрение, чтобы найти спелый плод и сорвать его с помощью механизмов захвата. После сбора дрон отправляет урожай в корзину в тележке. Тележка движется вниз по ряду, а дроны, привязанные к тележке, перемещаются по мере необходимости.
Системы сбора и анализа данных позволяют проводить идентификацию плода и определять стадию его зрелости, его готовности к сбору, качество продукта для сбора, бережный отбор и сортировку плодов. С помощью искусственного интеллекта это позволяет роботу более эффективно контролировать жизненный цикл растения.
Роботы для прополки
Некоторые прополочные роботы для коммерческого земледелия используют микродозы гербицидов. Робот автономно перемещается по рядам. Он использует компьютерное зрение, чтобы отличать сорняки от сельскохозяйственных культур. При обнаружении сорняка срабатывают механизмы робота. Небольшое количество пестицида оседает непосредственно на сорняк. Следовательно, используется гораздо меньше химикатов. Другой подход предполагает использование лазеров для уничтожения сорняков. Таким образом, этот метод не использует химикаты и сертифицирован как органический. Например, швейцарский ecoRobotix — робот, созданный для автоматического прореживания посадок и прополки сорняков. EcoRobotix оснащён системой компьютерного зрения, предназначенной для идентификации сорняков. Ориентация в пространстве происходит с использованием GPS и сенсорных датчиков. Обрабатывает около 3 га посевов в день. В случае необходимости опрыскивает сорняк небольшой дозой гербицида. Такой подход снижает объем использования химикатов в 2-3 раза.
Некоторые прополочные роботы оснащены солнечными панелями для питания, в то время как другие используют батареи или дизельное топливо.
AIGRO UP, автономный нидерландский робот также может выполнять такие задачи, как прополка и скашивание. Он разработан таким образом, чтобы быть легким и в то же время достаточно мощным, чтобы работать до 10 часов между циклами зарядки.
Один из мировых игроков на рынке самоходных решений для плодоовощеводства – это AGROBOT. В частности, для плодоовощного бизнеса – Agrobot E-Series — инновационное поколение роботов-сборщиков клубники (земляники садовой). Эти машины были разработаны для автономной работы в рядах на любой плантации.
Также AGROBOT — разработчик вакуумных роботов для борьбы с вредителями Bug Vacuum. Робот Bug Vacuum перемещается по полю самостоятельно, поэтому фермеру просто нужно довести его до точки старта и выбрать «Автоматический режим». Робот распознает междурядья в качестве навигационных ориентиров, если он находится в пределах ряда. Как только борозды заканчиваются, навигационный контроллер решает, что делать дальше: перейти на следующий ряд, развернуться или закончить работу.
Bug Vacuum имеет вакуумную систему с двумя вентиляторами, обеспечивающую равномерный поток воздуха по всей ширине. Оптимальное давление вакуума достигается за счет точного контроля высоты вентилятора, что максимально увеличивает аспирацию насекомых. В соответствии со стандартами безопасности пищевых продуктов входное отверстие вентилятора изготовлено из нержавеющей стали и пищевого силикона.
Также в мире известна компания NAIO-TECHNOLOGIES — разработчик автоматизированной самоходной техники для плодоовощеводства (Франция). Все роботы работают на навигации RTK GPS, что обеспечивает фермерам точную прополку. Экологичность процесса и бережное отношение к почвам – один из важных элементов работы роботов NAIO-TECHNOLOGIES. Эти технологии решают проблему нехватки сельскохозяйственных рабочих, снижают тяжелую физическую нагрузку и ограничивают использование химических гербицидов.
На сегодняшний день более 200 роботов Naïo решают проблемы прополки по всему миру.
Компания производит таких роботов, как: автономный самоходный прополочный робот DINO для овощных культур. Он автономно перемещается по полю с точностью до 2 см благодаря системе наведения, которая объединяет информацию от RTK GPS и других датчиков. Дино обнаруживает ряды культур и регулирует инструменты, чтобы пропалывать сорняки как можно ближе к растениям.
DINO работает на таких культурах как салат, лук, морковь, пастернак, капуста, лук-порей, цветная капуста, различные травы (чеснок, кинза, мята и т. д.)
Еще одно решение компании — OZ – мультифункциональный робот-помощник в сельском хозяйстве для трудоемких и сложных задач, таких как: разрыхление, прополка, борозда, посев.
Также самоходный робот компании — TED — робот, предназначенный для виноградников. Его преимущества — эффективная и точная механическая прополка без гербицидов, щадящая вашу почву и урожай. Работает 8 часов в день и легко комплектуется различными инструментами для работы в поле.
BoniRob, GREENBOT, KUBOTA, РОБОТ LADYBIRD (“БОЖЬЯ КОРОВКА», Husky UGV и другие интеллектуальные роботы предназначены для работ в виноградниках, ягодниках, садах и на овощных культурах.
Развитие робототехники будет идти вместе с развитием новых технологий в селекции. Так, со временем многие сорта овощей и фруктов также будут адаптированы под работу роботов. То есть, возникнут коллаборации производителей роботов и селекционеров определенных видов овощей и фруктов.
