Боротьба з бур’янами – важливий і дуже трудомісткий етап вирощування сільгоспкультур. Спроби автоматизувати цей процес робилися неодноразово. Успішним досвідом створення робота для боротьби з бур’янами може похвалитися команда під керівництвом Яніса Яшко (Jānis Jaško). Публікуємо інтерв’ю з Янісом Яшко, яке для EastFruit взяла Маріте Гайліте, експертка асоціації овочівників Latvijas dārznieks.
– Як виникла ідея про створення робота для прополювання?
– Джерела сягають 2017 року, коли я ще працювала в Латвійському центрі досліджень із захисту рослин і з’явилася можливість взяти участь у так званому проєкті Співробітництва. Це фінансовані з коштів Єврокомісії дослідницькі проєкти, що мають на меті допомогти виробникам сільгосппродукції розв’язати проблеми, актуальні для окремого господарства або галузі загалом. В останньому випадку вся отримана під час проєкту інформація стає доступною без обмежень усім зацікавленим особам.
І імпульс надійшов саме від селян. Це було бажання виробників, особливо з органічних господарств, знайти ефективну альтернативу боротьбі з бур’янами, оскільки ручне прополювання неможливе за сучасних умов гострої нестачі працівників. Досить швидко з’ясувалося, що культурні рослини дуже сильно відрізняються одна від одної, тому універсальне рішення просто неможливе. Необхідно висунути пріоритети і працювати над ними. Ми зупинилися на овочах. Почали з кількох основних культур, потім сконцентрувалися на моркві.
Було випробувано різні методи, починаючи з різних способів розпушування і механічного знищення до застосування лазера. Зрештою зупинилися на лазері, оскільки це дає можливість знищувати бур’яни на мінімальній відстані від культурної рослини.
– Які були основні проблеми в процесі роботи?
– Під час проєкту було створено автономний прототип робота, який було випробувано в низці господарств Латвії. Звучить просто, але насправді потрібно було вирішити три завдання:
- створити автономну платформу, здатну самостійно переміщатися по полю і перевозити необхідне обладнання;
- створити інструменти для знищення бур’янів (це були механічна «рука» з обертовим розпушувачем на кінці і лазер);
- знайти відповідну оптику з достатньою роздільною здатністю для фотографування рослин і навчити програму їх розпізнавати.
Усе це потребувало багато годин роботи інженерів. Якщо автономні транспортні платформи нині розробляють багато фірм і стартапів, то друге і третє завдання потребували більше інновацій. Спочатку була думка навчити програму розпізнавати всі бур’яни, але дуже швидко стало зрозуміло, що це дуже складно і насправді зовсім не потрібно. Роботу слід розпізнавати рослини, які слід залишити, а всі інші необхідно знищувати.
Але й це не так легко. Одним із викликів була необхідність знайти партнерів із відповідними знаннями та вміннями, програмістів, які розуміють. Багатьом програмістам здається, що навчити програму розпізнавати зображення не так і важко, але це лише до моменту, коли потрапляємо в поле. Виявилося, що і культурні рослини, і бур’яни на різних стадіях розвитку мають дуже різний вигляд. На їхнє зображення на фото впливають освітлення, колір ґрунту, його мікрорельєф, вирощують рослини на рівному полі чи на гребенях борозен.
Було потрібно створити команду фахівців і нам це вдалося. У проєкті брало участь 7-8 осіб, нині нас четверо.
Перший прототип самохідного лазерного робота.
– Як виник WeedBot?
– Коли проєкт закінчився, вся отримана інформація була опублікована в науковій літературі і стала вільно доступною. Ми з командою задумалися, що робити далі? Можна було залишитися в академічному середовищі та продовжувати різноманітні дослідження або створювати підприємство та комерціалізувати досвід, отриманий під час проєкту. Ми обрали другий варіант, оскільки під час проєкту з’ясувалося, що інтереси селян і дослідників значно розходяться. Досліднику хочеться відкрити й описати щось абсолютно нове, а селянину щосезону доводиться розв’язувати одні й ті самі проблеми. Унаслідок цього 2020 року було створено підприємство WeedBot і розпочато роботу над створенням нового потужнішого і практично застосовного прототипу з використанням потужнішого лазера. Ми відмовилися від автономної транспортної платформи, віддали перевагу причіпному агрегату. Наразі цей прототип протестовано в практичних умовах у кількох країнах і розпочато комерційне виробництво таких машин.
Демонстрація Lumina на Дні поля.
– Чому ви сфокусувалися саме на моркві?
– Вивчивши потенційний ринок, ми зрозуміли, що найбільший попит на точне прополювання можливий серед органічних виробників моркви. Площі під морквою в Європі та Північній Америці дуже великі, і саме органічним виробникам дуже важко боротися з бур’янами.Попри те, що в процесі підготовки поля до посіву проводиться операція провокування бур’янів і всі сходи знищуються полум’яними культиваторами або боронуванням, а після сходів моркви можна проводити міжрядний обробіток різними культиваторами, є період приблизно у два тижні, коли бур’яни продовжують сходити між сходами моркви. Спалювати їх вогнем уже пізно, бо можна пошкодити моркву, а для розпушування міжрядь сходи моркви ще занадто малі. Великі органічні господарства за кордоном намагаються в цей період провести ручне прополювання, але це дуже дорого (близько 2000 євро/га), і спробуй ще знайди так багато людей, готових увесь день лежати на платформі й вибирати пальцями сходи бур’янів. Ось саме в ці два тижні лазер може знищити зовсім маленькі бур’яни (від сходів до фази 2-4 справжніх листків), випалюючи їх цілком або тільки точку росту. Коли рослини моркви досягають висоти 10-12 см, вони стають надто великими і починають заважати роботі машини, але в цей час уже можна успішно проводити міжрядні обробки.
Морква після чотириразового лазерного прополювання. Бур’яни сходять поступово, тому обробки проводилися з інтервалом у кілька днів.
– Перший прототип був автономним роботом, чому зараз використовується причіпна машина?
– Наш досвід показує, що наразі власникам господарств не так уже й необхідні повністю автономні роботи для прополювання, їх цілком влаштовує причіпна техніка. Першу модель ми назвали Lumina і плануємо, що з часом за нею підуть інші моделі. Ширина захвату прототипу 2 м, хоча можливі машини і з ширшим захватом. Продуктивність залежить від ширини захвату і швидкості руху трактора. Своєю чергою на швидкість впливає засміченість поля. В осередках, де багато сходів бур’янів, трактору доводиться затримуватися довше, але на ділянках, де бур’янів мало, швидкість може бути вищою. Мінімальна робоча швидкість машини 100 м/год, максимальна 1,2 км/год. Продуктивність машини з шириною захвату 2 м у середньому 2,4 га за робочий день (10 год), продуктивність шестиметрової машини може досягати 7 га за робочий день.
Важливо, що апарат із досить потужним лазером споживає небагато енергії, оскільки необхідна електроенергія виробляється самим трактором і надходить від вала відбору потужності. Для обробки одного ряду рослин достатньо двох кінських сил, у наші дні в усіх овочівничих господарствах застосовуються досить потужні трактори.
Читайте також: Повністю автоматизований робот для збору томатів чері з’явиться на ринку
– Скільки коштують лазерні агрегати?
– Зрозуміло, що вони не можуть бути дешевими, але не можна сказати, що велике господарство з вирощування моркви не могло б їх собі дозволити. Наприклад, дворядний лазерний агрегат коштує близько 150 тис. євро, і в країнах Західної Європи за використання субсидій на інвестиції в матеріальні активи розміром 50-70% така машина окуповується вже в господарствах із площею моркви 10-15 га. Зрозуміло, термін окупності залежить від величини витрат на ручне прополювання і ціни на кінцеву продукцію, тому поки що не можна сказати більш точно. Звичайно, чим більша машина, тим вона дорожча.
– Скільки машин WeedBot уже працюють і в яких країнах?
– Після тестування першого прототипу в низці країн уже цієї осені дві перші комерційні машини Lumina будуть поставлені покупцям у Бельгії та Німеччині. Їхня робоча ширина 2,4 м, вони здатні одночасно обробити чотири ряди рослин. У наші дні всю спеціальну техніку виробляють під замовлення з модулів, вироблених на заводі. Остаточне складання машини з модулів проводиться на нашому підприємстві в Єлгаві (Латвія).
Ось такий вигляд має поверхня поля після лазерного обробітку. Дрібні бур’яни спалено, у більших спалено точку росту. Після лазера на піщаному ґрунті утворюються цятки скла.
– Що відбувається, якщо щось зламається? Адже бур’яни чекати не будуть.
– Нині в такому разі ми їдемо до клієнта і ремонтуємо самі. Зрозуміло, привозимо новий модуль замість зламаного. Зіпсований веземо у свою лабораторію і з’ясовуємо, що зламалося і чому. У перспективі ми плануємо створити мережу партнерів у різних країнах, щоб вони могли забезпечувати сервісні послуги. Саме тому Lumina проєктувалася як модульна машина, щоб можна було швидко замінити окремий модуль, не затримуючи проведення польових робіт.
– Які подальші плани?
– Продовжувати просування «Lumina» на ринку, розширювати цільову аудиторію культурних рослин і створювати мережу партнерів. Безсумнівно, через 10-15 років попит на автономні сільськогосподарські роботи тільки збільшиться, оскільки дуже важко знайти достатньо кваліфікованих трактористів, яким можна довірити дорогу техніку. Нині навіть у великих овочевих господарствах за кермом складної техніки нерідко сидить сам власник господарства або член його родини. Тож роботу над автономними лазерними машинами буде продовжено.
Дякую за бесіду!
