Роботы в поле, или Как автоматизация поможет приумножить урожай

«Будущее сельского хозяйства становится все более изощренным. Образ фермера в джинсовом комбинезоне и с соломинкой во рту уже давно остался позади», — говорит куратор Отдела труда и промышленности в Смитсоновском национальном музее американской истории Питер Либхолд, передает Smithsonianmag Magazine.

Для чего аграриям роботы?

Современные аграрии сталкиваются с целым рядом проблем, среди которых стареющая рабочая сила и нехватка новой, а также вред для окружающей среды и изменения климата. Используя робототехнику на полях, фермеры могут существенно облегчить себе жизнь. В первую очередь, это долговечная рабочая сила. Во-вторых, чёткая запрограммированная задача позволяет роботам более точно и эффективно выполнять работу, что минимизирует вмешательство человеческого фактора и возможные ошибки. Кроме того, робот изначально может стоить дорого, но способен достаточно быстро окупиться и помочь сэкономить. Хотя бы на том, что позволит уменьшить количество задействованного персонала, а соответственно и оплату труда. Роботы способны собирать фрукты, сажать, удалять сорняки, делать полевые оценки растений и многое другое.

Агророботы и изменения климата

В целом роботов можно считать достаточно экологичными. Однако бытует мнение, что они всё же способны оставлять так называемый «углеродный след». Это объясняется тем, что программы действий и их управления находятся на серверах, которые потребляют электроэнергию, к примеру, из ТЭС. В среднем каждый год угольная электростанция на 1000 МВт производит около 7 млн т углекислого газа. Потому в этом плане робототехнику нельзя считать полностью экологичной. Но с другой стороны, роботы способны помочь уменьшить использование агрохимии, что является позитивным фактором для окружающей среды.
 
Роботы-сборщики ягод

Автономный робот Rubion чистит ряды клубники. Его разработала бельгийская компания Octinion и представила в начале 2019 года на Fruit Logistica в Берлине. Он запрограммирован на постоянный мониторинг спелых ягод и способен заменить рабочих. Он может самостоятельно двигаться вдоль рядов ягод и аккуратно собирать их в специальную корзину. Благодаря ему можно собрать урожай максимально эффективно, не оставив его часть гнить на поле. Rubion уже используется в Нидерландах и Великобритании.

Роботы для борьбы с сорняками

С увеличением использования гербицидов все больше сорняков становятся устойчивыми к химическим веществам. Калифорнийская группа инженеров и ученых нашла решение, создав массивного робота для уборки сорняков FarmWise. В его процессор были загружены миллионы изображений растений. Среди них были культурные растения и сорняки. Это помогло агророботу различать их между собой. Робота FarmWise нельзя увидеть на каждом поле. Идея проекта изначально предполагала его использование в качестве услуги. Это было сделано для того, чтобы фермеры не были обременены механическим обслуживанием.

Как пишет North Wales Live, подобные разработки также внедряются на фермах Великобритании. Одной из разработок Small Robot Company является 150-килограммовый робот Том для борьбы с сорняками. В отличие от агроробота FarmWise, Том с помощью специальных камер способен картографировать до 50 акров в день. Далее эта информация поступает на сервер оператора, тем самым делая возможным более эффективное внесение гербицидов. Это позволяет экономить на агрохимии за счёт сокращения её применения и наносит меньше вреда окружающей среде.

Роботы вместо пчёл

На данный момент дроны — не совсем новая технология. Они использовались в коммерческих целях с начала 1980-х годов. Достаточно долго их используют для аэрофотосъемки полей. Основное применение дронов в настоящее время включает в себя 3D-изображения, построение карты и мониторинг урожая.

К специфическим функциям дронов можно отнести роль пчелы, а точнее опылителя — об этом пишет Futurism. Несколько лет назад японские учёные, мотивируясь проблемой снижения популяции диких пчёл, представили нестандартное решение. Разработанные дроны не являются автономными, а требуют дополнительного управления человеком. Они способны летать с цветка на цветок, тем самым перенося пыльцу. Эти мини-дроны имеют лёгкую опушенность подобно пчёлам, а ещё покрыты искусственным особо липким гелем, способным удерживать пыльцу.

Девайс века на заднем дворике

Если верить диетологам, то взрослый человек должен ежедневно употреблять хотя бы 150 г свежей зелени, но еще лучше, если она занимает более 50% рациона. И хотя практически всем нравится идея питаться свежими овощами и зеленью — мало кто может уделить время их выращиванию на условном «подоконнике», ведь их нужно правильно высеять, удобрить, регулярно поливать, поддерживать соответствующий световой режим.         

В 2016 году внимание общественности привлекло сообщество FarmBot — группа энтузиастов, создающих роботизированные мини-фермы для выращивания овощей и зелени в домашних условиях. Если кратко, то это была первая малогабаритная сельскохозяйственная машина, которая полностью автоматизирует выращивание растений. Само по себе устройство состоит из весьма простых компонентов: резервуара определенной площади, предназначенного для грунта, креплений, аппаратного блока, блока питания, системы водоснабжения, приспособления для высадки растений или посева семян и сбора урожая, почвообрабатывающего агрегата, спринклеров и т.д. Все, что нужно пользователю — это электроэнергия, интернет и доступность воды. 

«Еще одно существенное преимущество — возможность управления процессами через веб-интерфейс. Все довольно просто: пользователь создает макет своей фермы и контролирует выполнение операций с любого доступного девайса. Таким образом можно планировать весь процесс ухода за растением и даже воспользоваться готовыми «технологическими» картами. Робот перемещается в пространстве x, y, z 24 часа в сутки 7 дней в неделю. Растения в зависимости от потребностей можно выращивать в моно- или поликультуре, зонировать контейнер для выращивания и т.д.», — рассказывает сооснователь компании Drone.UA Валерий Яковенко.

По его словам, основная идея этого проекта — объединить человечество в устойчивом производстве продуктов питания и эко-ответственности. Поэтому учредители сделали исходный код доступным, чтобы все желающие из любого уголка мира могли присоединиться к идее персонализации выращивания продуктов питания.

Именно это и сделали в компании Drone.UA. Собрав свой прототип на базе открытого ПО, команда Drone.UA. убедилась в готовности стать интегратором подобного решения не только в Украине, но и за ее пределами.

Сейчас количество владельцев таких роботоферм по всему миру измеряется тысячами, особенно в США и Европе, однако есть покупатели в Индии, Китае, Южной Африке, Латинской Америке, на Аравийском полуострове. Безусловно, дальнейший интерес к этим фермам будет только возрастать. Это связано в первую очередь с изменением подхода людей к качеству своего рациона и с желанием сделать его более полезным, а также с глобальной урбанизацией.

«Мы видим огромную перспективу в развитии направления робототехники, поэтому всегда ищем решения и продукты, которые могут увеличить продуктивность. Речь идет как о бизнес-процессах и решениях для автоматизации производства, так и о влиянии робототехники на наше личное время. Наша команда хочет создавать принципиально новые устройства, наследуя принцип открытости и прозрачности итоговых решений, и это стало возможным благодаря открытому коду. Подобные устройства — это источник революционных идей, это часть экосистемы технологий, которая начала формироваться совсем недавно. Человечество пока еще не задумывается, насколько сильно оно уже влияет на повседневную жизнь, и поэтому задача всех интеграторов инноваций — максимально использовать эти технологии», — рассказывает Валерий Яковенко.

Он также отмечает, что FarmBot можно назвать одним из первых продуктов в целой линейке устройств и решений для автоматизации бизнеса.

В Drone.UA говорят, что этот продукт может быть интересным для довольно широкого круга потребителей. Это и люди с ограниченными возможностями, пожилые, и семьи с детьми, которые живут за городом и им весьма трудно совершать ежедневные покупки свежих овощей и зелени, офисы с большим количеством сотрудников, учебные заведения (университеты, школы, детские садики и т.д.), малые фермеры.
Проектом роботизированной растениеводческой фермы заинтересовались даже в NASA. Ученые видят в этом перспективу для выращивания растений в космосе.

Валерий Яковенко поделился с AgroPortal.ua, что компания Drone.UA уже получила несколько запросов от образовательных учреждений, ведь автоматизированная ферма является идеальной площадкой для демонстрации всех этапов развития растений.

«Нашими первыми клиентами мы видим энтузиастов, которые хотят приблизиться к новым технологиям, тех, кто понимает ценность собственного времени, и насколько современная робототехника помогает сэкономить этот ресурс. В первую очередь нам интересны рынки с высокой степенью урбанизации и такой же высокой стоимостью земли, поэтому пока что большинство наших потенциальных клиентов находятся не в Украине», — отмечает Валерий Яковенко.
                                    
Экзоскелет для фермеров

Одной из проблем аграриев на сегодня является старение. Команды инженеров и учёных по всему миру активно работают над тем, чтобы облегчить пожилым фермерам физическую работу в поле и уменьшить нагрузку. Команда инженеров из Virginia Tech работает над легкими и простыми в использовании экзокостюмами, которые уменьшают давление на колени и спину фермера. Другая группа создаёт роботизированную перчатку, чтобы помочь фермерам с артритом.

Таким образом, очень скоро настанет тот день, когда роботы станут более доступными и эффективными помощниками аграриев по всему миру.

Анастасия Кириенко, Людмила Лебедь, AgroPortal.ua