Когда упоминается робот, большинство людей представляет себе промышленного робота на производственной линии промышленного предприятия, человекоподобного помощника или сверхчеловеческого персонажа из научно-фантастического фильма. Но роботы многих форм также проникают в сельское хозяйство, которое ищет способы примирить интенсивное земледелие с требованиями охраны природы.
В прошлом сельское хозяйство могло адаптироваться к социальным изменениям, в основном за счет интенсификации. Это было достигнуто выведением новых сортов, а в развитых странах, особенно после промышленной революции, применением искусственных удобрений и ядохимикатов вместе с использованием больших и мощных тракторов.
Необходимо удовлетворять растущие потребности растущего населения, но социальные и экологические последствия этой тенденции вызывают негативную реакцию.
Кроме того, повышение производительности техники имеет свои ограничения. Поэтому обеспечение необходимого производства продуктов питания в будущем будет связано со значительной модификацией производственных процессов, в основе которых будут цифровые технологии, интеллектуальные датчики, использование больших объемов данных и робототехника.
От точности к умному земледелию
Цифровизация продвигается быстрыми темпами, и мы все увереннее пользуемся ею. Мобильный телефон перестал быть просто средством для совершения звонков и написания сообщений. Интернет-соединение и установленные датчики дают ему множество других функций, так что это своего рода осязаемый пример грядущей разработки.
Такие термины, как Интернет вещей (IoT), искусственный интеллект, большие данные, автономные роботы, интеллектуальные датчики, облачные вычисления, 3D-печать, нанотехнологии, хранение данных, аддитивное производство, искусственный интеллект или M2M (межмашинное взаимодействие) становятся общепринятыми и актвино пополняют наш словарный запас. Даже в связи с сельским хозяйством.
Уже в восьмидесятых годах прошлого века стал появляться термин точное земледелие. Размышления о возможностях использования сбора данных и описания изменчивости земель для целевых приложений заложили основу для новых технологических процедур, которые становятся все более изощренными.
Значительный прогресс связан с появлением спутниковой навигации, позволяющей управлять техникой на суше. Благодаря использованию корректирующих сигналов точность навигации составляет порядка миллиметров.
Логичным шагом в дальнейшем применении навигации стал автономный поворот машин на разворотных полосах и связанное с этим управление орудиями труда.
Затем последовали приложения, объединяющие выходы датчиков, использование заранее подготовленных карт и сбор данных с индивидуальным управлением рабочими участками машины. Знание положения машин или траекторий движения позволяет детально планировать их перемещения, оптимизировать направления движения или работать сданными рабочих данных машин. Ряд данных передаются друг другу.
Человек использует свои знания об окружающей среде, чтобы справляться с непредсказуемыми ситуациями. Робот вносит свой вклад в возможности, в которых он превосходит людей: скорость, эффективность и точность вмешательства.
Информационные технологии позволяют связать более широкий спектр областей и видов деятельности и связать эти источники данных в функциональные блоки с возможностью управления и контроля входных данных на всех уровнях.
Термин «точное земледелие» постепенно заменяется термином «умное земледелие», в котором уже в полной мере предполагается использование роботов и искусственного интеллекта.
Умное земледелие, интеллектуальное сельское хозяйство или сельское хозяйство 4.0 определяется как набор технологий и данных, которые применяются для управления пространственно-временными переменными, связанными со всеми аспектами сельскохозяйственного производства. Для улучшения качества окружающей среды и увеличения урожая.
Робототехника в сельском хозяйстве набирает обороты
Помимо быстрого роста продаж промышленных роботов во всем мире, очень быстро растет производство и продажа сервисных роботов для профессионального использования.
Все более широкое использование роботов и систем автоматизации в сельском хозяйстве, будь то обработка почвы, управление посевами, сбор урожая или животноводство, является глобальным явлением с огромным коммерческим потенциалом.
Этому также способствуют быстрорастущее население Земли, связанное с постоянно растущей потребностью в продуктах питания, ограниченная и подверженная климатическим угрозам площадь сельскохозяйственных земель и растущее давление на цены на мировом рынке.
Все это требует новых подходов, и современные технологии и робототехника становятся важными инструментами повышения продуктивности растениеводства и животноводства.
Автоматизированные роботизированные системы приносят в сельское хозяйство наиболее желаемую эксплуатационную гибкость и экономию средств и времени. Кроме того, они позволяют исключить рутинно повторяющуюся и часто тяжелую ручную работу, которую трудно найти рабочим.
Для экономии рабочей силы роботы могут, например, поддерживать или выполнять посев, сбор урожая или прополку полностью автономно.
В животноводстве роботы используются в основном для автоматизированной стрижки овец, доения и кормления коров, а также для уборки коровников и конюшен.
Используя роботизированные комбайны, сельскохозяйственные предприятия и фермеры могут значительно снизить свою рабочую нагрузку и при этом увеличить свою прибыль, поскольку они могут собирать почти 100% своей продукции и выращивать больше продукции в долгосрочной перспективе.
Европейские производители являются мировыми лидерами в области сельскохозяйственной робототехники.
Ассортимент предлагаемой продукции варьируется от доильных роботов, кормления и для автоматизированной уборки амбаров и конюшен, от роботов для управления мобильными сельскохозяйственными машинами до роботизированных систем для выращивания и сбора фруктов, винограда и цветочных культур или для использования в лесном хозяйстве.
Роботы, предназначенные для использования в сельском хозяйстве, подвергаются очень строгие и конкретные требования. Прежде всего, он должен надежно работать в среде, которая не имеет четкого определения и динамически меняется в широких пределах.
Очень важно, чтобы сельскохозяйственные работники могли безопасно работать с автоматизированными и роботизированными системами и могли легко управлять ими и программировать их интуитивно.
С технической точки зрения сельскохозяйственные роботы должны быть чрезвычайно прочными и устойчивыми к загрязнениям. Кроме того, доильные роботы должны соответствовать очень строгим гигиеническим нормам.
Статистические данные также подтверждают нынешнее развитие в направлении все большей степени и степени автоматизации в растениеводстве и животноводстве.
Сельскохозяйственный робот — это робот, используемый в сельскохозяйственных целях. Основная область применения роботов в сельском хозяйстве на сегодняшний день — этап уборки урожая. Новые применения роботов или дронов в сельском хозяйстве включают борьбу с сорняками, посев облаков, посев семян, сбор урожая, мониторинг окружающей среды и анализ почвы. Согласно данным Verified Market Survey, ожидается, что к 2025 году рынок сельскохозяйственных роботов достигнет 11,58 миллиардов долларов.
Роботизированные фермы находятся на подъеме, и роботы используются для управления молочными стадами, неотъемлемой частью которых является доение.
Автоматическая доильная система — это современная и хорошо работающая технология доения коров, которая хорошо справляется с дойкой. Для обеспечения здоровья и благополучия молочных коров нельзя доверять только доильному оборудованию.
Управление молочным стадом — это гораздо больше, чем доение коровы, поэтому вся система стойла с роботами должна быть профессионально спроектирована. Основой является обеспечение комфорта и здоровья коров, а значит, и высоких суточных удоев.
К 2024 году к Интернету будут подключены более двух миллионов ферм и 36 миллионов голов крупного рогатого скота. Для домашнего скота это вопрос сбора данных об их здоровье и производительности.
Интернет вещей (IoT) позволяет фермерам отслеживать удаленные местоположения, более эффективно отслеживать большее количество животных и каждый день получать более подробную информацию о каждом отдельном животном.
Поскольку технология IoT может отслеживать здоровье, плодовитость, перемещение животных, их местонахождение и т. д., фермы претерпевают изменения, чтобы использовать эти данные для повышения эффективности, производительности и доходов.
IoT позволяет животноводам внимательно следить за животными, а также может использоваться для контроля количества корма в кормушке, чтобы знать, когда его нужно пополнить или купить больше корма. Интернет вещей прокладывает путь к умному земледелию.
Заключение
В настооящее время большая часть текущих исследований в сельскохозяйственной робототехнике продолжает работать над автономными транспортными средствами. Это исследование основано на прогрессе, достигнутом в системах помощи водителю и самоходных автомобилях.
Хотя роботы уже интегрировались во многие области сельскохозяйственных работ, они все еще практически отсутствуют при сборе урожая отдельных культур. Ситуация начала меняться, когда компании начали разрабатывать роботов, выполняющих более специфические задачи на ферме.
Самая большая проблема для роботов-уборщиков урожая связана со сбором мягких культур, таких как клубника, которые можно легко повредить. Несмотря на эти опасения, в этой области также наблюдается прогресс.
Например, Harvest Croo Robotics, один из их сборщиков клубники, который в настоящее время проходит испытания во Флориде, может убрать 50 гектаров поля всего за три дня и заменить команду из примерно 30 работников фермы.
Робототехнчисекие технологии действительно развиваются семимильными шагами. Ожидается, что использование роботов в сельском хозяйстве будет продолжать расти и становиться все более прибыльным.