Роботи в сiльському господарствi. Що нас чекає у майбутньому

194
Роботи в сiльському господарствi. Що нас чекає у майбутньому

ВИКЛИКИ ЧАСУ

З огляду на те, що людей на нашій планеті з кожним роком стає дедалі більше і потреба в продуктах харчування зростає, не викликає сумнівів, що аграріїв очікують нові виклики – підвищення ефективності виробництва більшості сільськогосподарських культур. За оцінками ФАО, площа орних земель у світі до 2050 року зросте всього лише на 4,3%. Таким чином, на базі тих самих земельних ресурсів нам потрібно буде досягти набагато вищих показників врожайності з одиниці площі, ніж сьогодні. А одним із перспективних способів підвищення продуктивності праці є використання робототехніки.
Сьогодні роботів можна зустріти в багатьох сферах людської діяльності: машинобудуванні, медицині, легкій промисловості. В останні роки дедалі більший інтерес як сфера застосування автономних машин викликає і сільське господарство. Адже хоча це дуже специфічна і мінлива галузь, в якій не можна працювати шаблонно, багато завдань в перспективі все ж можна буде замінити роботами.
Наприклад, використання системи автономного обприскування може знизити кількість внесених пестицидів до 80%, оскільки вона працює дуже вибірково. Крім того, при використанні такої системи польові працівники не зазнаватимуть впливу шкідливих хімічних речовин.
Iнший приклад – використання дронів для завчасної ідентифікації хвороб, що дає змогу здійснювати більш ранні й ефективні обробки. Оснащений камерою дрон із функцією GPS може отримувати зображення сільськогосподарських культур з високою роздільною здатністю, надаючи агрономам необхідну інформацію і визначаючи точне розташування об’єкта, щоб можна було вчасно вжити необхідних заходів.
Часто на фермах виникають проблеми з наймом сезонних працівників для збирання врожаю (наприклад, полуниці, малини, чорниці та ін.), оскільки така робота тимчасова і досить виснажлива. Під час збору врожаю час має вирішальне значення, оскільки деякі культури необхідно збирати швидко. Таким чином, виникає потреба в залученні великої кількості працівників за досить короткий період часу, що створює реальну проблему для підтримки зайнятості на постійній основі.
Це завдання давно намагаються вирішити компанії – розробники робототехніки. Останнім часом дослідники вчать роботів «бачити», щоб мати змогу використовувати їх для робіт на полях. Але зробити це дуже непросто. Адже немає двох однакових продуктів – у кожного своя унікальна форма, розмір і колір. Освітлення, яке змінюється впродовж дня і ночі, сприяє тому, що кожен фрукт або овоч в різних умовах має дещо інший вигляд. Багато зелених овочів подібні до листя або гілок, на яких вони ростуть.
Щоб зрозуміти організацію всього процесу, дослідники працюють над інтелектуальними системами зондування. Мультиспектральні камери, які аналізують довжину хвиль світла, що відбивається від об’єктів, можуть бути використані для знаходження закономірності, завдяки якій робот розумітиме, що він бачить, наприклад, перець, незалежно від того, як овоч росте.
Після того як робот ідентифікує урожай, він має зібрати його. Таким чином, з’являється необхідність у зриваючому інструменті, який зможе захоплювати продукцію в потрібному місці та зривати її з застосуванням правильної сили та міцності. Дослідники вивчають рух руки людини й за допомогою іншого набору алгоритмів намагаються повторити його.
Проте вже на сьогодні створено низку проектів, які в майбутньому зможуть значно полегшити життя аграрію. I їх кількість зростає з кожним роком. Пропонуємо вашій увазі кілька найбільш перспективних розробок для сільського господарства.

ПОМІЧНИКИ АГРАРІЯ

Обрізувач виноградної лози Wall-­Ye

У Франції з’явився новий працівник на виноградниках – із чотирма колесами, двома руками і шістьма камерами, який обрізає 600 виноградних лоз за день і ніколи не йде на лікарняний. Wall-­Ye, дітище бургундського винахідника Крістофа Міллота, – один із роботів, розроблений для виконання робіт на виноградниках. До його завдань входить обрізання та пасинкування (видалення непродуктивних молодих пагонів), а також збір важливих даних про стан ґрунту, плодів і лози.

Wall-Ye
Wall-Ye

AgBot ІІ – робот для боротьби з бур’янами

Австралійські вчені та інженери сконструювали робота, що може розпізнавати бур’яни, а потім вибрати один зі способів, як їх позбутися. AgBot ІІ може знищувати бур’яни трьома методами: хімічним, механічним і термічним. Наприклад, якщо роботу трапляються стійкі до гербіцидів бур’яни, то він може видалити їх за допомогою механічної руки або мініатюрного пальника.
AgBot ІІ визначає бур’яни за допомогою камери та відповідної фотобази, що містить фотографії основних видів бур’янів. Наразі дослідники зосередилися на кількох рослинах, найбільш поширених у Квінсленді (Австралія), серед яких осот і вівсюг.

AgBot ІІ
AgBot ІІ

Field Flux Robot – експерт із визначення азоту

Відомо що під час внесення азотних добрив виділяється оксид азоту (N2O), який негативно впливає як на екологію в цілому, так і на рослину зокрема (може призводити до пожовтіння листя й уповільнення росту). Щоб запобігти негативному впливу оксиду азоту на рослини, насамперед потрібно визначити його кількість на полі. Такий тест займає в середньому приблизно 27 годин, але компанія Adigo розробила робота, який може це зробити лише за годину. Створений апарат проводить необхідний аналіз ґрунту за допомогою спеціальних алюмінієвих блоків. Наразі компанія розробляє нову версію робота, який буде легшим і продуктивнішим за свого попередника.

Field Flux Robot
Field Flux Robot

Робот для збирання перцю

Розроблений в науково­дослідному центрі м. Вагенінген (Нідерланди) робот для збирання солодкого перцю вміє визначити місцезнаходження рослин, наблизитись до них і відокремити та зібрати стиглі плоди, утримуючи гілки. Практичні показники успішності та швидкості збору плодів поки ще недостатні для комерційного застосування, але створення першого реально працюючого робота для збирання солодкого перцю знаменує досягнення важливої віхи в роботизації сільського господарства. Експерименти в комерційній оранжереї надали багато корисних даних та інформації.

Робот для збирання перцю
Робот для збирання перцю

Ecorobotix – робот для внесення гербіцидів 

Компанія Ecorobotix презентувала цього робота два роки тому. Робот оснащений камерами, завдяки яким він може відрізняти бур’яни від інших рослин. Після виявлення бур’янів робот наводить на них рухомий обприскувач і розпилює невелику дозу гербіцидів. Такий підхід у 2–3 рази зменшує використання гербіцидів на полі. Робот орієнтується у просторі завдяки GPS­трекеру і датчикам. Зверху на ньому встановлені сонячні панелі, які дають змогу апарату працювати 12 годин без підзарядки.

Ecorobotix
Ecorobotix

Ladybird – апарат для контролю стану посівів

Створений інженерами з Університету Сіднея (Австралія) робот Ladybird, що працює на сонячних батареях, може використовуватись для спостереження за полями і складання технологічних карт. На ньому встановлено цілу низку датчиків і сонячних панелей, завдяки яким робот цілодобово стежить за ростом рослин і появою шкідників. Тести показали, що він може працювати три дні без підзарядки. У Ladybird є також механічна рука, якою він видаляє на полі бур’яни.

Ladybird
Ladybird

Rosphere – сфера для моніторингу полів

Цей сферичний робот був створений дослідниками з Мадридського університету для збору інформації про стан ґрунту та посівів. Принцип його пересування такий: всередині Rosphere міститься маятниковий механізм, здатний рухатися в двох незалежних напрямках. Завдяки такій конструкції робот не тільки котиться по прямій, а й здійснює повороти. Він також оснащений GPS­трекером і датчиками, за допомогою яких збирає інформацію про стан посівів, ґрунту, його температуру та вологість. Далі вся ця інформація передається на комп’ютер агронома.

Rosphere
Rosphere

BoniRob – апарат для боротьби з бур’янами

Робот BoniRob нового покоління здатний відрізняти різні сільськогосподарські культури від бур’янів і може знищувати останні механічним способом без застосування гербіцидів. Крім того, робот може визначати GPS­координати окремих рослин і потім складати карти робіт і готувати звіт про те, де і які рослини були посіяні, а які – знищені. BoniRob розрізняє рослини за формою листя, використовуючи бази з великою кількістю зображень, що дає змогу максимально точно ідентифікувати рослини.

BoniRob
BoniRob

Aquarius – робот для поливу рослин у теплицях

Робот Aquarius використовується для поливу тепличних рослин. Для цього апарат обладнаний спеціальним баком для води. Він може працювати у двох режимах: фіксованому та пропорційному. У першому випадку агроном сам встановлює потрібну дозу для поливу рослин і вже потім апарат працює відповідно до заданих налаштувань. Другий варіант – робот за допомогою сенсорів аналізує, скільки води потрібно кожній рослині, й сам визначає норму виливу.

Aquarius
Aquarius

Vitirover – робот для знищення бур’янів на виноградниках 

Vitirover – це робот, призначений для зрізання трави та бур’янів у посадках винограду. Завдяки датчикам і GPS­трекеру він вміє відрізняти виноград від інших рослин і може рухатися по полю без сторонньої допомоги. Попередньо налаштувати робота можна за допомогою мобільного додатку.

Vitirover
Vitirover

Oz – помічник для прополювання грядок 

Компанія Naio Technologies розробила автономного робота на ім’я Oz, що може прополювати грядки, знищуючи бур’яни. Апарат працює у трьох режимах: автономному, ручному та «стеження». Останній режим означає, що робот їде за певним об’єктом у межі видимості. Крім видалення бур’янів, Oz може також допомогти в переміщенні невеликих вантажів. Наприклад, він може везти за вами каністру або знаряддя праці.
На роботі встановлено чотири електричних двигуни потужністю 110 Вт, повного заряду йому вистачає на 7–10 годин – залежно від режиму роботи. Найбільш енерговитратний режим – автономний.

Oz
Oz

Rowbot – робот для моніторингу посівів кукурудзи 

Rowbot може стежити за станом і розвитком посівів, а також аналізувати вміст азоту в ґрунті. Якщо він виявить, що азоту в ґрунті недостатньо, то може розрахувати потрібну дозу і навіть внести її.

Rowbot
Rowbot

Автономний трактор від компанії Case IH

Трактор створений з метою підвищення ефективності проведення польових робіт. Він здатний автономно працювати в полі з різноманітнім причіпним обладнанням.
Машина побудована на базі високопотужних тракторів Magnum і використовує систему автоматичного водіння AccuGuide, яка постачається з GPS RTK+ для забезпечення надточної навігації. Ця розробка дає змогу здійснювати повністю дистанційний моніторинг та управління зі збереженням і передачею всіх польових даних в реальному часі.
Робота трактора починається з використання комп’ютера, на якому прораховуються найбільш ефективні маршрути пересування по полю. Оператор може обрати тип роботи з попередньо запрограмованого меню. Для цього він має вибрати машину та поле, після чого призначити трактор для виконання обраного завдання. Вся ця процедура займає не більше ніж 30 секунд. Всі функції машини контро­люються за допомогою датчиків, які автоматично управляють запуском і зупинкою двигуна, прискоренням і сповільненням, кутом повороту, роботою трансмісії, ВВП, звуковим сигналом. Коли будь­що – наприклад, інша машина – перетинає шлях трактора і продовжує рух, то він автоматично зупиняється і знов рушає з місця лише після того, як перешкода зникає.

Автономний трактор Case IH
Автономний трактор Case IH

МАЙБУТНЄ СТАЄ БЛИЖЧИМ

Щоб прогодувати мільярди людей в усьому світі, аграріям рано чи пізно доведеться використовувати роботів. Зараз, звісно, все це ще сприймається як фантастика, не в останню чергу з огляду на вартість таких апаратів, а також через певні недоліки цих машин, над удосконаленням яких іще потрібно працювати. Але з часом вартість їх виробництва і період окупності будуть неухильно зменшуватися, а якість виконаних робіт – покращуватись. На думку Джеймса Андервуда, дослідника з Університету Сіднея, роботизоване майбутнє сільського господарства буде не тільки дешевшим і продуктивнішим, а й більш екологічим, ніж зараз. I це майбутнє набагато ближче, ніж нам здається.

Олександр Олійник, оглядач

Опубліковано в журналі “Агроном”, 2017