Robotu zemnieks

Zinātnieki Dānijā izstrādā lauksaimniecības robotu nezāļu identificēšanai un likvidēšanai. Lai gan tas varētu šķist salīdzinoši viegls uzdevums, patiesībā ir nepieciešama liela mašīnas inteliģence, lai izdalītu nezāles starp kultūraugiem. Robots joprojām ir izstrādes sākumposmā, taču pētnieki cer, ka galu galā tas novedīs pie lauksaimnieku izmantoto herbicīdu daudzuma samazināšanās un tādējādi samazinās izmaksas.

Nezāļu iznīcināšanas robots: Ravēšana cilvēkiem varētu būt salīdzinoši vienkārša, taču tā rada interesantu izaicinājumu kopumu robotiķiem. Pat navigācija kultūraugu rindās robotam var būt sarežģīta. Pētnieki cer aprīkot Hortibot (iepriekš) ar sistēmu augu identificēšanai, pamatojoties uz lapu rakstiem, lai tas varētu selektīvi izsmidzināt nezāles ar herbicīdu.

Daļēji autonomais robots, ko sauc par Hortibot, ir navigācijas platforma, kas paredzēta dažādiem lauksaimniecības instrumentiem, lai mehāniski noņemtu nezāles vai precīzi izsmidzinātu tās ar herbicīdu. Sākotnējais mērķis bija izveidot robotu, kas būtu vienkārši lietojams un ko varētu vadīt nekvalificēts strādnieks, saka Rasmuss Jergensens , lauksaimniecības zinātnieks Orhūsas universitātes Lauksaimniecības inženierzinātņu institūtā Horsensā, Dānijā.

Pašlaik lauksaimnieki mēdz cīnīties ar nezālēm, vai nu apsmidzinot veselus laukus, vai arī izmantojot roku strādniekus, lai fiziski noņemtu nezāles ar rokām. Bet šīm pieejām ir savas problēmas, saka Jorgensens.

Lai gan darbaspēks var būt lēts, darbinieku apmācības izmaksas var pieaugt. Zemi kvalificētu darbinieku augstā mainība lauksaimniecībā nozīmē, ka lauksaimniekiem bieži ir jāmaksā, lai katru gadu apmācītu pat vienu trešdaļu sava darbaspēka.

Multivide

• Skatieties Hortibot darbībā.

Nepārdomāta herbicīdu izsmidzināšana ietekmē vidi, ir izšķērdīga un palielina lauksaimniecības izmaksas. Un herbicīdus parasti izsmidzina, izmantojot smagos transportlīdzekļus, piemēram, traktorus, kas savukārt izraisa augsnes sablīvēšanos. Ja augsne ir pārāk kompakta, saknes tajā nevar iekļūt un ūdens nevar tikt cauri, saka Jorgensens. Viņš saka, ka viens traktors un tā krava var svērt pietiekami daudz, lai sablīvētu augsni pat par pusmetru.

Hortibot mērķis ir risināt šīs problēmas, ļaujot vieglam robotam veikt tos pašus uzdevumus viena darbinieka uzraudzībā ar nelielu apmācību. Tas sver tikai 245 kilogramus — aptuveni četrdesmito daļu no traktora — robota pamatā ir modificēts komerciāli pieejamā tālvadības pļāvēja karkass, ko sauc par zirneklis .

Četru riteņu Hortibot, kas stāv metru garš un aptuveni pusotru metru plats un garš, ir aprīkots ar uz leju vērstu kameru. Tas ļauj robotam autonomi pārvietoties starp vairākām kultūraugu rindām, tās nesabojājot un neizmantojot globālās pozicionēšanas tehnoloģiju. Dažas lauksaimniecības mašīnas tagad izmanto GPS, taču tas var būt neuzticams, jo tas ir atkarīgs no karšu izšķirtspējas un precizitātes, saka Jorgensens.

Izmantojot uz redzi balstītu pieeju, tiek nodrošināts, ka robots precīzāk nosedz lauku, pagriežoties, kad tas sasniedz lauka malu, lai turpinātu vijumus pa visu zemes gabalu. Cilvēks operators ir tur, lai vadītu to uz lauka un apturētu to, ja rodas šķēršļi. Ar mazāk nekā stundu apmācību un izmantojot vienkāršu vadības sviru, ikviens var to izmantot, saka Jorgensens.

Nesenajā lauka robotu pasākumā, kas notika Vāgeningenā, Nīderlandē, Hortibots varēja sekot vagām un autonomi pagriezties atbilstošā virzienā, kad tas sasniedza labības rindu malu. Lai gan daži citi roboti varēja sekot apgriešanas līnijām, viņi nevarēja pagriezties. Mēs esam parādījuši, ka [Hortibot] ir viegli apstrādājams un var veikt pagriezienus bez lielas plānošanas, saka Jorgensens.

Hortibot komanda tagad plāno aprīkot robotu ar modulāriem instrumentiem precīzai izsmidzināšanai un mehāniskai nezāļu noņemšanai. Mērķis ir vispirms identificēt nezāles un pēc tam tās izsmidzināt atsevišķi, nesaskaroties ar kultūraugiem, vai noņemt tās, nesabojājot tuvumā esošās kultūras.

Pēdējos gados ir pieaugusi interese par mehānisko iekšrindu ravētāju izmantošanu, jo pastāv bažas par vides degradāciju un pieaugošo pieprasījumu pēc bioloģiski ražotas pārtikas, saka Athanasios Dedousis, lauksaimniecības inženieris, kurš ir izstrādājis šādu sistēmu. Krenfīldas universitāte , Apvienotajā Karalistē.

Taču, lai tas viss darbotos, visticamāk, būs milzīgs izaicinājums, saka Kriss Melhuišs , direktors Bristoles robotikas laboratorija , Apvienotajā Karalistē. Viņš saka, ka ir ārkārtīgi grūti panākt, lai mašīna to izdarītu.

Jorgensens piekrīt. Viņš saka, ka ir veikts daudz pētījumu, izmantojot hiperspektrālo analīzi, lai mēģinātu identificēt dažādu augu unikālus parakstus, pamatojoties uz to absorbētās gaismas frekvencēm, taču izrādās, ka to absorbcija ir ļoti atkarīga no auga uztura veselības.

Tāpēc Jorgensena laboratorija izmanto citu pieeju. Mēs izmantojam formas analīzi, viņš saka. Analizējot lapu tuvumu, orientāciju un novietojumu viena pret otru, ir iespējams atšķirt nezāles no labības augiem. Grūtības rodas, ja dažādu augu lapas pārklājas vai aizsedz viena otru, taču Jørgensen uzskata, ka tā ir pieeja, kas galu galā izrādīsies uzticamāka nekā spektrālā analīze.

Tāpat arī augu mehāniskā noņemšana nebūt nav vienkārša, saka Dedousis. Kultūraugu rindas ne vienmēr ir taisnas, un augi nav vienādi izvietoti. Un tā kā dažās vietās var būt augsts nezāļu invāzijas līmenis, nezāļu likvidēšanas mehānismiem jābūt precīziem līdz aptuveni 50 milimetriem, saka Dedousis.

Taču nozīmīgais izaicinājums, visticamāk, būs saistīts ar ekonomiku, saka Melhuišs. Pašlaik [robots] nevarētu būt rentabls, viņš saka. Paredzamās Hortibot izmaksas ir aptuveni 55 000 USD. Viņš saka, ka viesstrādnieki gan Eiropā, gan ASV vēlas strādāt par zemām algām, ir grūti saprast, kā robots varētu konkurēt.

Dedousis saka, ka Hortibot izmaksas varētu kompensēt tā produktivitāte. Ravēšana ir atkārtots darbs. Roboti to var darīt visu diennakti un jebkuros laika apstākļos. Bioloģiskajiem lauksaimniekiem tas varētu būt īsts labums. Hortibots ir ceļš uz nākotni, saka Dedousis. Bet viņš prognozē, ka paies daži gadi, līdz tas būs gatavs komerciālai lauksaimniecībai.

Patiešām, Jorgensens saka, ka pirms robota komercializācijas ir nepieciešamas dažas būtiskas pārprojektēšanas. Tie ietver riteņu gabarīta palielināšanu, lai Hortibot ar katru slaucīšanu varētu nosegt vairāk labības rindu, un klīrensa palielināšana, lai robots būtu piemērots plašam kultūraugu klāstam.

paslēpties