Использование роботов в сельском хозяйстве
Викторова, А. П. Использование роботов в сельском хозяйстве / А. П. Викторова. — Текст : непосредственный // Исследования молодых ученых : материалы XVIII Междунар. науч. конф. (г. Казань, март 2021 г.). — Казань : Молодой ученый, 2021. — С. 6-9. — URL: https://moluch.ru/conf/stud/archive/390/16414/ (дата обращения: 26.02.2023).
В настоящее время в мире наблюдается рост численности населения и повышение спроса на продукцию сельского хозяйства. Это, в свою очередь, приводит к развитию автоматизации и роботизации этой отрасли, что способствует росту производительности и уменьшению затрат на производство сельскохозяйственной продукции.
Ключевые слова: сельскохозяйственная робототехника, робототехника, сельское хозяйство, роботы, автоматизация .
Введение
Роботизация сельского хозяйства позволяет за счёт уменьшения человеческого фактора снизить себестоимость производства, улучшить качество продукции, повысить безопасность. Роботы, в отличие от человека, могут круглосуточно мониторить состояние растений, животных и среды и корректировать отклонения от заданных параметров.
Роботы в земледелии
В этой отрасли техника выполняет повторяющиеся несложные операции при возделывании различных сельскохозяйственных растений. При этом главная её цель — замена человеческого труда, минимизация вредного воздействия химических средств на людей и окружающую среду, а также в повышении производительности предприятий и урожайности возделываемых культур.
Роботизация борьбы с сорняками лежит в общем тренде изменений форм-фактора сельскохозяйственной техники — от управляемой человеком мощной техники к множеству небольших и недорогих автономных устройств, возможно, работающих «в команде».
Рис. 1. Схема робота по борьбе с сорняками
Существуют также роботы, предназначенные для выполнения повторяющихся операций на поле или в садах. Они представляют собой четырехколесную самоходную машину, имеющую переднюю и заднюю навесные системы для обрабатывающих орудий. Изменение направления движения осуществляется поворотом передних, задних либо всех четырех колес, а также способом «краб». В начале работы оператор с помощью пульта записывает в память машины алгоритм перемещения и выполнения всего цикла операций. После этого робот по команде самостоятельно выполняет установленную программу, реагируя при этом на возникающие барьеры и другие помехи по сигналам, поступающим от системы датчиков. При обнаружении неизвестного препятствия устройство останавливается и посылает текстовое сообщение пользователю. Для коррекции движения в реальном времени используется сигнал GPS.
Рис. 2. Робот, обходящий препятствия
Работа на зерноуборочном комбайне очень сложна: человеку нужно следить за тем, чтобы не наехать на камень, животное или человека, за равномерным наполнением силосовозов с минимальными потерями силоса. Поэтому в этой области автоматизация полезна как нигде. Специальные камеры могут различать участки поля, направлять машину, а также синхронизировать перемещения комбайна и силосовозов, что приводит к уменьшению потерь зерна.
Рис. 3. Работа автоматического комбайна
Роботы для сбора фруктов и ягод часто имеют чувствительные камеры, чтобы по цвету определять спелость плода, и механические руки, которые позволяют без повреждений собирать урожай. Такие машины выполняют свою задачу в разы быстрее человека, что делает их незаменимыми в сельском хозяйстве.
Рис. 4. Робот для сбора ягод
Вывод
Современное земледелие трудно представить без роботов. Они выполняют самые разные задачи: от полива и прополки до распашки и сбора злаков. Машины значительно упростили работу людей, сделав сельскохозяйственные товары дешевле и доступнее. В будущем, автоматизация этой отрасли будет только развиваться, принося людям большую пользу.
Роботы-фермеры стали реальностью
Как расширяется использование роботов в сельском хозяйстве
Роботы уже сейчас умеют выпалывать сорняки — и это может стать перспективным решением в сельском хозяйстве, позволяющим уменьшить использование гербицидов и ухудшение качества почв. А в будущем роботы смогут массово собирать фрукты и овощи, перевозить их на пункты упаковки, сеять, находить заболевания и вредителей.
Фото: Юрий Мартьянов, Коммерсантъ / купить фото
Фото: Юрий Мартьянов, Коммерсантъ / купить фото
Еще недавно использование роботов в сельском хозяйстве оставалось скорее в области разработок и казалась делом если и не слишком далекого, то будущего — как беспилотные такси или роботы-хирурги. Однако уже сейчас такие роботы применяются на практике — и в первую очередь для борьбы с сорняками.
В апреле американский стартап Carbon Robotics представил свою разработку — робота для прополки полей. Внешне такой робот похож на небольшой автомобиль длиной 3 м и весом 4,3 тонны, а его способ борьбы с сорняками подошел бы для какого-нибудь фантастического фильма — робот медленно ездит по полю в поисках сорняков, а при обнаружении сжигает их лазером. По данным Carbon Robotics, этот робот может уничтожить до 100 тыс. сорняков в час. Первая партия таких роботов уже была распродана, сейчас компания принимает заказы на 2022 год — данных о цене таких роботов в открытом доступе нет, но сообщается, что они стоят несколько сот тысяч долларов.
«В течение микросекунд вы видите эти красноватые вспышки. Вы видите сорняк, он загорается, когда в него попадает лазер, и вот сорняка нет. Десять лет назад это казалось научной фантастикой»,— рассказывает фермер из штата Айдахо Шей Майерс. Он выращивает лук и известен своими роликами о жизни на ферме и сельском хозяйстве в TikTok, а также активным использованием технологий на ферме — в числе прочего он одним из первых стал использовать роботов для борьбы с сорняками.
Роботизация в сельском хозяйстве. Будущее агропроизводства
На прошлой неделе в наших соцсетях выступил Эдуард Абдулкин, ведущий специалист по внедрению роботизированной техники в Cognitive Pilot.
Эдуард родом из сельской местности. Всю жизнь был связан с сельским хозяйством. Закончил Московский государственный агро-инженерный университет имени Горячкина. После учебы работал в сфере сельхозтехники и точного земледелия. Сейчас занимается внедрением роботизированной техники в Cognitive Pilot. Активно пишет на Хабре в блоге своей компании об эксплуатации и технологиях сельхозтехники. Его статьи стабильно набирают высокие рейтинги и входят в топ статей за год на Хабре.
Делимся с вами расшифровкой эфира и записью.
❒ Добрый день, приятно всех видеть здесь. Сегодня, я бы раскрыть такую интересную тему, как цифровизация — роботизация в сельском хозяйстве: что сейчас есть, в чем есть проблемы у нас, и в чем будет будущее сельского хозяйства – что будет в последующем, к чему стремится человечество.
Меня зовут Эдуард Абдулкин, и я представляю компанию Cognitive Robotics. Вообще, я – практикант, мне проще работать в полях, как можно дальше от офиса.
❒ Что такое роботизация в сельском хозяйстве, и что такое вообще сельское хозяйство в нынешних реалиях? Технически, это — более 99% того, что потребляет общество всего мира. То есть, все, что вы покупаете в магазинах, чем вы питаетесь – это зачастую идет именно из сельского хозяйства. Сама общая тема роботизации огромна, и нам бы и суток не хватило на то, чтобы ознакомиться и с 10% этой темы, поэтому мы сейчас пробежимся только по основным аспектам: что есть, что будет. Если будут вопросы – спрашивайте в комментариях, я для этого здесь.
Роботизацию сельского хозяйства можно разделить на два основных направления:
— Первое – это растениеводство, самое большое и обширное направление; его мы затронем чуть позже.
— И немного затронем животноводство. Животноводство включает в себя птицеводство, свиноводство и крупный рогатый скот – молочное производство. Свиноводство и птицеводство – это узконаправленные специализации, не каждый, наверно, туда пойдет; их мы разбирать не будем, чтобы не было каши в голове. А молочное производство – тут все, наверняка, были в деревнях и видели коровок, все пьют молоко, употребляют молочные продукты. Это обширное направление, которое мы и затронем.
❒ Цифровая ферма: что она может под собой собрать? Это то, что помогает молочному хозяйству развиваться, зарабатывать деньги, при этом вкладывая меньше труда, человеческого ресурса. Молочное производство можно разделить по направлениям:
- Автоматическое кормление животных
- Автоматическая дойка
- Полностью цифровая «умная» ферма
❒ Как мы привыкли видеть процесс того, как кормят животных? Сено, солома, травы, силосы, сенажи; бабушка приносит, отдает коровке сено.
Но в крупном молочном производстве есть нюанс: нужно постоянно поддерживать определенный объем молока, нужно, чтобы животное не испытывало стресса и постоянно получало ту норму корма, которую оно должно получать ежесуточно.
В чем так называемый стресс животного? когда идет изменение корма, например: изменение кормовой базы на 10% от всего корма (допустим, у нас изначально 70% силоса, 10% соломы для скрепления массы и 20% добавок, минералов, комбикорма и т.д.) приводит к стрессу животного и снижает надой молока на 15-20% минимум. То есть, вы в этот период зарабатываете меньше денег, потому что коровы дают меньше молока.
Для того, чтобы избегать таких ситуаций, ввели автоматическое кормление животных. Слева на картинке изображен кормоцех, в нем стоит огромный силос-миксер, и к нему подводятся корма, которые нужно смешать, чтобы сделать полноценный рацион для животных.
Заранее программируются нормы кормления, с определёнными типами кормов. В автономном режиме этот огромный кран загружает порционно – в зависимости от объема стада — необходимое количество корма. В миксере, который на левой картинке, идет равномерное смешивание – чтобы каждый захват животным корма приводил к одинаковому потреблению питательных веществ.
На правой картинке виден робот-раздатчик – эта система подъезжает к миксеру, идет автоматическая выгрузка массы. В нем заранее запрограммировано, какому стаду и дойному отряду нужно подвезти тот или иной рацион – таким образом, идет распределение корма на кормовой стол для животных. Максимально равномерно, чтобы каждое животное могло подойти и съесть ту норму, которая ему нужна.
Огромный плюс этой системы – в том, что все автономно, все запрограммировано, нет человеческого фактора. Дядя Вася не сможет кинуть 50 кг комбикорма на 10 кг силоса. Кроме того, так как программа задается заранее, можно учитывать, сколько корма нужно заготовить, чтобы прокормить стадо в течение целого года. Минусы мы потом разберем отдельно.
❒ Следующее – тоже довольно обширный момент – это роботы-доильщики (доильные аппараты, роботизированные аппараты доения). Они бывают разного производства, разного типа. Их основная задача – исключить человеческий фактор. Есть и второй нюанс: у крупного рогатого скота – в данном случае, у коров – синхронизируются жизненные циклы, когда все стадо доится одновременно. С одной стороны, это хорошо, но с другой – плохо, потому что это не поддерживает биологию животного. Биологически лучше сделать так, чтобы, когда животное захотело подоиться, оно могло бы подойти и подоиться. Не должно быть такого, чтобы одна корова перенашивала объем молока, другая – недонашивала, и этот объем вечером уже будет переношен. Животное понимает, когда ему нужно сдаиваться, и для этого сделаны автоматические роботы-доильщики. Они стоят непосредственно в самом загоне. То есть, любое животное может подойти к нему, и в автоматическом режиме произойдет сдаивание. То есть, плюсы этой системы – не только исключение человеческого фактора, но и поддержание биологической составляющей. Как это работает: огромное количество сенсорных датчиков, ИК-датчиков (NIR). Система видит, как животное подходит и встает; животное уже понимает, куда ему нужно встать. В автономном режиме идет поиск вымени, подводка доильного аппарата, зацеп и сдаивание объема молока. Это огромный плюс, это одно из самых передовых ноу-хау в молочном производстве.
❒ Далее идут – «умные фермы». Это объединенная система: роботы по кормлению животных, роботы по доению животных. Плюс, туда вносятся склады для хранения корма, датчики качества корма, какие-то остатки, то, что вы можете заранее запрограммировать. Зачастую там используются нейросети, которые предупреждают фермера, например, о том, что нужно подвезти массу силоса – и он понимает, что на следующий день надо планировать подвоз. Для чего в принципе нужна система «умная ферма»? Как уже говорилось, сельское хозяйство – это бизнес. В бизнесе нужно зарабатывать деньги, нужно, чтобы каждое животное каждый день давало нужный объем молока. То есть, нужно исключить стресс у животных, исключить перепады температур в помещениях, исключить резкие изменения в кормовом рецепте. Нужны постоянные высокие надои каждый день – тогда бизнес сможет зарабатывать. Если работать «по старинке» — все в ручном режиме, все на бумажках – то все будет жестко завязано на человеческий фактор. Человек сегодня может забыть, завтра – не вспомнить, а послезавтра – не заметить. И тогда не будет высоких надоев. Высокие надои бывают, когда все синхронизировано, когда происходит сплоченная работа всех механизмов в одной системе – такой системой и является «умная ферма».
Не буду останавливаться подробно на разных видах животноводства; информации здесь очень много, все-таки, не зря созданы аграрные вузы, в которых люди учатся по 5 лет и потом еще доучиваются. Можно просто упомянуть, что на любом предприятии – птицеводческом, свиноводческом, молочном – люди всегда стараются внедрить такую синхронизированную систему, чтобы все компоненты работали, чтобы было проще, чтобы по максимуму исключить человеческий фактор. Люди не хотят добиваться рекордных показателей на какой-то один день – они хотят, чтобы высокие показатели получались каждый день.
❒ Далее идёт большое, максимально развитое направление — это растениеводство. Здесь я остановлюсь более подробно, и мы рассмотрим передовые технологии, которые сейчас применяются. Я попробую донести частичку того, что здесь нужно знать и понимать.
Любое растениеводство начинается с почвы. Почва – это то, что обеспечивает сам процесс вырастания, созревания растений, от нее очень многое зависит. Слева на картинке вы видите передвижные лаборатории химанализа почвы.
Как это работает: у вас есть аппарат, который может устанавливаться на любой вид техники – квадроцикл, автомобиль. В нем есть так называемый шприц и химические анализаторы, а на транспортном средстве обязательно располагается точная система GPS-навигации. Вы выбираете участок поля, на котором хотите провести анализ, и отправляете туда передвижную лабораторию – транспортное средство с химанализатором. Вы ставите точки, на которых вы хотели бы провести анализ, чтобы понять структуру своей почвы – что в ней преобладает, какие химические элементы, что нужно добавить, что – убрать. Вы понимаете, что на этом поле будет выращиваться определенная культура, и для каждой из них требуется определенный состав почвы для лучшего созревания массы. Вы хотите максимально сбалансировать химический состав почвы, чтобы растениям было комфортно зреть, созревать, давать больше урожая. Вы ставите на поле точки GPS, машина видит эти точки, передвигается по ним и делает в каждой точке проколы со снятием химических анализов. Все это отвозится на лабораторию, которая может быть тоже смонтирована на базе автомобиля, может быть выносной, или может просто находиться у вас на предприятии. Лаборант проводит химический анализ, и вы получаете карту поля. Карту поля я не включил в презентацию, но пример карты химического состава почвы можно легко найти в интернете. Она будет содержать данные по разным элементам – по азоту, по фосфору. Вы узнаете, чего именно на поле не хватает, что нужно добавить, что нужно убрать, какие агротехнические операции вам нужно будет провести.
Далее есть разнообразные возможные операции. Я представил самую простую на картинке справа – там виден разбрасыватель минеральных удобрений. Обычные минеральные удобрения: азотные, фосфорные, калийные; разбрасыватель может доставить тот объем, который нужен. Но и эта структура не стоит на месте: сейчас те же разбрасыватели оснащаются довольно сложными компьютеризированными системами с GPS-навигацией, а также на них устанавливаются тарелки с гидравлическим приводом для дифференцированного внесения удобрений. В чем заключается дифвнесение: на тот участок поля, где вещества нужны, вы бросаете больше удобрений, а на тот, где не нужны, вы не бросаете ничего. То есть, разбрасыватель отслеживает, по какому участку поля он движется, и понимает задачу: нужно или не нужно бросать. Если нужно – он включает приводы, открывает шиберные заслонки, удобрение идет. Если не нужно – он ничего не делает. То есть, все не стоит на месте. Мы получили возможность работать по краям поля, не засоряя удобрениями окружающую среду рядом с полем – то есть, не сжигая дикорастущие растения, которые не надо сжигать. Это ведет и к защите окружающей среды, и к экономии удобрений. Без подобных современных технологий вы попросту разбрасываете по всему полю удобрения в полном объеме, при том, что в большей части поля они могут быть не нужны, то есть, они там не сработают. Обработка исключительно тех участков, где удобрения действительно нужны, может требовать в разы меньшего объема удобрений. Это приводит к удешевлению работы и к экономии на производстве. Хозяйство действительно экономит много денег.
❒ Итак, вы поработали с почвой , провели химический анализ, внесли нужные удобрения, отработали поле по технологическим картам. Поле готово, вы его засеяли, оно начало расти. Все хорошо – но на этом работа не заканчивается. Прогресс не стоит на месте. В определенных фазах вегетации растение надо подкармливать, чтобы оно давало больше урожая. А мы нацелены именно на увеличение урожайности при уменьшении себестоимости производства.
Слева на картинке представлена очень интересная машина – разбрасыватель с азотно-спектральными датчиками. Датчики – это как раз «рога» спереди. Любое растение во время жизнедеятельности вырабатывает в окружающую среду азот, и с помощью датчика можно видеть, какой объем выделяется на том или ином участке поля. Это показатель: чем больше выделяется азота, тем лучше идет развитие растений – и наоборот. Если растение выделяет мало азота, то либо оно болеет, либо ему не хватает питания – чаще всего, в 99% случаев, ему именно не хватает питания. Мы ставим на машины азотные датчики, ставим разбрасыватели с азотными удобрениями сзади них. В режиме реального времени мы едем по полю, видим объемы выделяемого азота и вносим азотные удобрения туда, где они нужны. Это, опять же, ведет к увеличению урожайности и одновременно к экономии за счет уменьшения затрат на внесение минеральных удобрений. Это очень важно — за последние 3 года удобрения подорожали в 2-3 раза, как минимум. В итоге, эта технология помогает хозяйству зарабатывать больше денег и развиваться дальше.
❒ Второй нюанс – спутниковые снимки. Как известно, сейчас есть огромное количество различных спутников, работающих в разных спектрах, и существует возможность приобретать снимки с них. Они делаются с определенной периодичностью, и вы сможете проследить, какие растения как развиваются. Особенно, если вы не можете расставить на всем объеме полей NIR-датчики, провести везде химанализ почвы и азотный спектр. Съемка со спутников помогает определить так называемые критические точки поля – они будут отмечены красным цветом. На таком участке может идти голодание растений – то есть, там пустая почва, и растения не развиваются. Критическая точка может свидетельствовать и о болезни растений – это особенно актуально при производстве сахарной свеклы. Со спутника можно увидеть различные нюансы. Ваша компания-подрядчик выдаст вам выписку, где будут указаны критические точки, и вы сможете отправить к ним своего агронома – чтобы он осмотрел эти участки уже в ручном режиме, определил, в чем состоит проблема. Таким образом, вы отработаете критическую точку на начальных этапах развития растений. Это приведет к тому, что вы сможете уменьшить потери от недобора урожая и получить больше выгоды.
❒ Есть и более интересные варианты. Все видели летающие дроны – они также получили развитие в сельском хозяйстве. Если у вас велика площадь полей, то вы физически не сможете их все объехать; кроме того, опять же, если контур поля большой, то вы сможете приехать и посмотреть, что находится с края поля, но не увидите, что происходит в середине. Для этого как раз и применяются агродроны. Вы можете сделать заказ у подрядной организации, которая проведет съемку ваших полей с дронов, или приобрести дронов для себя и включить в свой штат человека, который будет проводить с их помощью анализ полей. Их плюсы – автономность, простота использования, осмотр не только краев, но и середины поля. Они позволят, опять же, замечать критические точки и отрабатывать их вовремя – понимать, в чем состоят проблемы (голодание растений, паразиты, заболачивание территорий) и оперативно решать их, тем самым нивелируя недобор урожая в течение года. В любом случае, вы увеличите свою урожайность, прибыльность своего хозяйства. Это огромный плюс.
Особенно внедряться дальше я не стану, потому что технологий действительно очень много. Есть и разные виды дронов, и разные автономные режимы их работы – всего сейчас не описать. Но те технологии, которые я сейчас описал – это основа, которая уже применяется массово. К этому сейчас стремятся люди и хозяйства, это я вижу, когда езжу по хозяйствам и общаюсь с производственникам
❒ Перейдем к следующему важному аспекту, дающему огромный плюс. Мы не стоим на месте, многие передовые хозяйства уже обновили парк техники на 90%. И производители техники также не стоят на месте. Они вводят различные новые гаджеты, функции, технологии, и это отражается на функциональности тракторов и другой сельхозтехники. У каждого производителя есть огромное количество технологий – у CCI, Greenstar, навигационные системы у Topcon и так далее. Огромное количество информации. На данный момент оснащенность техники очень высокая. Сейчас садишься в новый трактор и чувствуешь себя пилотом истребителя. Минимум 4-5 мониторов, огромное количество кнопок, отвечающих за тот или иной функционал. Это тянет нас вперед, все эти функции работают, используются.
Все, о чем я уже рассказал – это хорошо. Мы к этому стремимся, к этому все идет. Но не надо забывать, что у нас в России не зря есть такие пословицы – «пока гром не грянет, мужик не перекрестится», или «волков бояться – в лес не ходить». При эксплуатации всех этих систем в реальных условиях возникает определенная проблематика. То, что сейчас видно на картинке – это снимок из Башкирии, человек работал на современном мощном тракторе, оснащенном огромным количеством электронных «помощников», но… не получилось. Что к таким проблемам приводит?
❒ Основное, что нужно на данный момент — это высокая цифровая оснащенность хозяйства. Хозяйство должно к этому прийти, хозяйство должно понимать, что оно этого хочет. И до того, как внедрять новые технологии, они должны провести некую работу над ошибками на своей земле, провести модернизацию той или иной техники, подготовить персонал. И, именно отталкиваясь от персонала – мы же люди русские, мы любим отдыхать. Со стороны верхушки крупного хозяйства может быть много поручений, инициатив, может быть движение вперед, но сам механизатор-дояр-механик должен быть готов работать для этого. Главное – донести до них мысль, что новые технологии – это не для того, чтобы следить за ними и дергать их. Это – помощники для них, и с их помощью они смогут работать лучше и больше зарабатывать. Это самое ключевое, что надо донести. Я, хотя и не слишком часто, но вижу такую картину в хозяйствах: руководство внедрило «цифровую революцию» в хозяйстве, закупило огромное количество современной техники, провело подготовительные мероприятия – а «на низах» ничего из этого не действует. Там как работали по старинке, так и работают, и руководство не видит никаких шагов вперед – ни в экономике, ни в качестве обработки операций. Главное – внедрить на низах именно желание работать, и нужно людей подготовить к этому. Никто же не дает им «палку» — им дают только «пряник»: они смогут работать эффективнее, проще, им не надо будет отдавать огромное количество сил и здоровья работе. Им будет хватать сил и времени на семейную жизнь – человек сможет заканчивать работу раньше, больше времени уделять своей семье. Вот посмотрите на фотографию слева – если сюда внедрять цифровое хозяйство, сами понимаете, ничего не будет.
К этому надо подготовиться, стремиться и идти к этому. Это не происходит за один год; это сложная работа, хотя она и плодотворная и даст в конце концов огромный плюс – в деньгах. Но для этого потребуется 5-6 лет подготовки в нормальном режиме. Можно, конечно, все сделать в интенсивном режиме, за 2-3 года, но это очень сложно. 5-6 лет – это среднее время перехода от «аналогового» хозяйства к цифровому. Оно должно заселиться в головах и руководящего, и трудящегося состава – это самое важное.
❒ Следующий пункт. Как я говорил, техника оснащается огромным количеством компонентов, составляющих. В том числе, к ним относятся так называемые «слепые» системы — это все GPS-навигационные системы. Как они работают: на трактор ставится оборудование – приемник, планшет, подруливающая система. Идет сигнал с навигационного спутника, идет прорисовка точек, которые понимает установленная на тракторе система, и по которым она стремится вести эту машину. При этом достигается достаточно хорошая точность; если есть корректирующий сигнал – получается совсем точное наведение машины. Но здесь есть огромный минус: машина ничего не видит перед собой, она жестко привязана к человеку. Человек обязан следить за тем, что происходит впереди машины. Закончилось поле – спутник этого не видит, он оперирует точками. Если человек заснул в кабине, например, то машина может въехать в кювет. Это в лучшем случае. Если на поле выедет другая машина, или выбежит кто-то – система этого тоже не увидит, и может что угодно случиться. На картинке изображен случай, когда трактор выехал на дорогу – видимо, из-за отвлекшегося тракториста – и было столкновение между прицепным рабочим органом трактора и машиной, и от машины ничего не осталось.
Кто за это понесет ответственность? Наверно, в этом случае все повесят на тракториста. В менее серьезных случаях отвечать перед ГИБДД и потом отчитывать тракториста будет руководство хозяйства.
❒ Представьте, что вы работаете – у вас сезон посева, например. И один из тракторов уезжает в кювет. Это две недели ремонта, минимум. А посев должен занимать, в среднем, не более 10 дней – для озимых, яровых, кукурузы это оптимальный срок. Все, что меньше – лучше не надо, это потом отражается не лучшим образом. И вот, вы теряете трактор на две недели. Вы недосеяли, у вас будет смещение сроков, урожайность упадет. А если два трактора столкнулось – это уже пиши пропало, придется искать подрядную организацию, которая оперативно приедет и выполнит работу за плату. А если были какие-то другие участники дорожного движения в аварии – у вас будет еще больше потерянного времени, нервов; в общем, это не лучшим образом скажется на условиях работы.
❒ К чему идет будущее агропроизводства?
Я попробую немного отдалиться в научный спектр. Недавно читал статью в американском журнале – не помню, в каком именно, можно поискать в интернете – о том, что, в среднем, к 2050 году население планеты увеличится до 19 миллиардов человек. Как ни крути, всех этих людей нужно будет кормить. У нас, в России, довольно большой аграрный пласт, у нас богатые земли, у нас нет какого-то кризиса в агропроизводстве, в водоснабжении. То есть, в любом случае, нам нужно будет кормить значительную часть мира. Экспорт сельхозпродукции с каждым годом растет – каждый год в конце лета, во время уборочной, вы читаете в новостях о том, что объем экспорта увеличился до такой-то величины. Агропроизводство должно продолжать расти вместе с населением – если оно в какой-то момент споткнется, то будет катастрофа. Человеческая жизнь – это самое дорогое, что может быть.
В любом случае, агропроизводство – это очень перспективное направление. Это то, куда нужно двигаться, это то, что будет в будущем. Может быть, нам в будущем не так сильно будет нужен бензин или золото, но хлеб станет только нужнее. Параллельно мы наблюдаем по всему миру довольно большой объем урбанизации. То есть, города растут – и сильно, и этот рост происходит за счет сельского населения. Все-таки, если посмотреть по российским регионам, вы увидите, что село умирает; люди стараются уехать из села. Чтобы жить в селе, нужно быть морально стойким человеком, любить работать, желательно – родиться там, чтобы любить эти места. Большая часть людей едет в город – в городе есть больше развлечений, есть урбанизация та же самая. Идет уменьшение количества людей, которые могут привлекаться, и все меньше молодых людей привлекается, приходит работать на тракторах и в молочных комплексах, например. Все больше заслуженных работников села уходит на заслуженный отдых, отдав силы и энергию сельскому хозяйству. Важно – не перейти ту черту, когда будет некому работать на селе, но при этом город будет требовать все больше продукции. Если это случиться – для всего мира будет очень сложно.
Как бы мы ни крутили, но все идет к тому, что вместо человека на полях будут работать автоматические системы. В чем большой плюс поля – там нет интенсивного дорожного движения, и робота можно ограничить определенной площадью, площадью поля, на которой он будет крутиться. Кроме того, за шестью дронами может следить один человек, которому можно платить большую зарплату. К этому все идет. Не зря же сейчас и на автодорогах появляются машины-дроны. Но в сельском хозяйстве это очень важно, это – именно одно из передовых направлений. Многие производители сельхозтехники уходят на автопилотирование, на роботизацию. На картинке как раз представлен трактор Case, у которого вообще нет кабины. Другие производители сельхозтехники стремятся именно к этому.
❒ Скажу и про нашу компанию. Мы также не стоим на месте, и в агроиндустрии нас можно назвать передовиками. Мы — первые, кто сейчас включает в сельское хозяйство системы пилотирования, основанные на техническом зрении; этого больше пока никто серьезно не делает. Есть предпосылки, многие производители сельхозтехники экспериментируют с этим, но первыми выпустили на массовый рынок полностью работающую технологию именно мы – Cognitive Robotics с продуктом AgroPilot. Подробную информацию можно почитать, посмотреть на нашем сайте, но я перечислю кратко особенности Pilot.
Мы не привязываемся ни к какой спутниковой GPS-системе. Pilot не уедет в кювет и ни во что не врежется, и при этом он не требует корректирующих сигналов, которые на данный момент стоят по $1000 на машину. Он полностью автономен. Мы помогаем максимально исключить человеческий фактор из режима вождения; оператор комбайна у нас – уже действительно оператор, а не водитель, и он просто сидит и следит за работой систем. В современном комбайне уже чувствуешь себя пилотом самолета: огромное количество датчиков, мультимедии, клавиш, рычагов, и все это надо контролировать.
Мы провели исследование и поняли, что во время уборки урожая человек 85% времени вынужден уделять наведению жатки на кромку, и у него остается только 15% на другие аппараты комбайна. Хотя у комбайна главное – это даже не жатка. Главное – это сепарирующий аппарат: нужно следить за тем, как он работает, как молотит, идет ли перемолот-недомолот, это нужно контролировать. Но человек часто не может этого делать — он постоянно наводит жатку на край, держит комбайн, и не может оторвать от этого внимание. Потому что, если комбайн вильнет, то следующий комбайн в клину тоже вильнет, и в конце поля получится «пуп», на который потом придется тратить время (и получать от агронома). Наша система полностью забирает на себя наведение жатки комбайна, а человек переключается на остальной функционал машины и может качественно контролировать его.
У нас также есть интересные идеи по тракторам, по кормоуборочным комбайнам. У нас на этот год запланирован огромный объем испытаний, и я надеюсь, что мы постепенно будем это все анонсировать.
В чем это заключается: есть режим системы «электронный пастух». Второе – есть маячки у животных. У нас больше принято использовать именно систему «электронный пастух»; для тех, кто не знает – это просто ставятся столбики, между ними протягивается два провода со слабым током. Как только животное подходит к ограде, его слегка бьет, и оно понимает – лучше туда не подходить. И у него вырабатывается такой условный инстинкт. Все, что касается маячков на пастбищах – это скорее в Австрии, Швейцарии, например. У них там очень густые леса, в которые животные физически сами не ходят. И это выгодно использовать, когда в стаде только 5-6 голов, и ты о каждом животном знаешь, чем оно питается, как его зовут, когда оно телилось и так далее. И можно в ручном режиме к каждому подходить, смотреть, контролировать. Поэтому в России больше тенденция на «электронного пастуха», а в горной Европе – на маячки.
Маркировка ставится в животноводческих комплексах и больше помогает именно зоотехникам, в комбинировании групп животных. То есть, группы бывают высокоудойные, малоудойные, среднеудойные, например, и высокоудойных можно еще на несколько подгрупп разделить. И маркировка, и маячки тоже – у животных, находящихся непосредственно в молочном комплексе – помогают зоотехникам работать с этими животными, разделять их на более мелкие подгруппы и больше внимания уделять каждой подгруппе. Например, это могут быть сверхвысокоудойные животные, просто высокоудойные, менее высокоудойные. Но это больше вопрос к зоотехникам – я сам инженер-механик, с зоотехниками я только общался.
Такое разделение, с разбивкой на подгруппы, происходит скорее в рядовых хозяйствах. В массовых хозяйствах, где голов больше 5 тысяч, это скорее неактуально – они делят только на крупные группы. Но в молочных комплексах с 2.5-3 тысячами голов разбивка на подгруппы внедряется активно, с отдельными рационами питания для каждой подгруппы.
Если в это внедряться – это огромный объем информации. Например, есть ПО для автономного полива растений – это актуально, например, для овощеводов или тех, у кого засушливая погода. Человек может купить Valley или T-L, или круг – систему кругового орошения и в мобильном режиме настраивать время запуска, объем воды; если есть бегающая штанга – то определять квадраты, по которым надо пройти. Это все можно запрограммировать откуда угодно, хоть с курорта, и система начнет работать в заданное время.
По тракторам – например, в наших системах стоят GSM-модули. Человек может дать команду через Telegram-бота, из любой точки мира, и ему будет выдана вся раскладка по машине – как она отработала, где, какое было позиционирование. Можно запросить фотографии, и система передаст их – конечно, не в супер-качестве, но хотя бы в виде слайд-шоу, чтобы посмотреть, что вокруг машины происходит в поле. И за системами кормления, например, можно наблюдать – сколько остатков осталось. Все это – через мобильные приложения. Это большой рынок.
Если брать Европу — у них сейчас очень актуальны подрядные организации. Фермеры объединяются, заказывают выполнение работ с применением тяжелой, мощной техники, которой у самих фермеров нет – у них тракторы маленькие. А землю обрабатывать надо. Подрядчики часто пользуются собственным ПО, создают свои приложения. Через них фермер может в онлайн-режиме заказать ту или иную операцию для того или иного поля. И на следующий день туда приедет техника, проведет работы, и по итогу работ именно через это приложение пришлют отчет – сколько солярки потрачено, например, сколько надо возместить, какой объем сделали по площади, какую операцию выполнили. И это все – в мобильном приложении. Это огромный рынок, и там нет чего-то узконаправленного.
Что касается тумана: в тумане все-таки никто не убирает зерно. Есть коэффициент влажности, выше которого нельзя убирать – иначе в бункерах будет вместо зерна клейстер. Что касается недостаточной освещенности – мы в прошлом году проводили ряд тестирований. Что мы получили: все зависит от головного освещения комбайна. Был тест на зерновике Ростсельмаш Акрос 580, если я не ошибаюсь – у него довольно слабое головное освещение, и из-за этого система сбивалась, выдавала ошибку и просила человека взять управление на себя. Чуть позже тестировали на комбайне John Deere S670, на уборке кукурузы – у него головное освещение мощнейшее, и с ним никаких проблем не было. Можете зайти на наш YouTube-канал, посмотреть — там есть отдельное видео.
Что касается запыленности – были проблемы небольшие, когда машины шли впритык, прямо подряд. При уборке так называемых «грязных культур» — гороха, сои, ячменя – были проблемы, система давала сбой и просила взять на себя управление. Но при этом мы давали рекомендацию сделать побольше дистанцию между машинами, и проблема пропадала. Система в принципе работает тогда, когда человек сам может видеть, потому что мы работаем в визуальном спектре. Если человеку ничего не видно – сама система тоже ничего не увидит. Мы не ставим на жатки лидары и сенсорные датчики, мы от этого ушли, такого не будет у нас в системе.
Насчет того, реализована ли антенная система. Мы для себя поставили условие: наша система должна быть полностью автономна, мы не должны быть привязаны к GPS, поэтому мы отказались от GPS-приемников. Мы полностью работам по видеокамерам.
Точность работы зависит от машины. Мы проводили тесты на старых машинах – TORUM и Акросы те же, 10+ лет, и на них погрешность была больше, от 12 до 18 см. Проблема заключалась в рулевом управлении – в таких машинах уже были побитые поворотные цапфы, муфты, был люфт на колесах. Это давало погрешность. Система старается подвести край жатки максимально к краю срезаемой массы. Но современные TORUM, Lexion, РСМ-161, John Deere дают 7-10 см погрешности, и она постоянна. То есть, на современных машинах недобор не бывает больше этих 7-10 см.
Пишите в комментариях задавайте дополнительные вопросы, мне всегда интересно подискутировать – тем более, со знающими людьми; в споре ведь рождается истина. Обращайтесь, будем рады вас услышать. Позже мы попробуем провести и более развернутые лекции на этой же платформе.
Спасибо всем большое, до свидания.
Утопия или антиутопия — по какому пути поведут человечество фермерские роботы?
Робототехника уже сейчас изменяет агросферу, а в будущем ее влияние будет только усиливаться. По мнению Томаса Даума, экономиста по сельскому хозяйству, научного сотрудника Университета Хоэнхайма в Германии, агророботы повлияют на развитие не только сельского хозяйства, но и всего человечества. В журнале Trends in Ecology & Evolution он несколько в голливудской манере рисует картины двух вариантов развития событий – экологическую утопию и антиутопию. В первом случае огромное количество маленьких роботов “жужжат” обрабатывая поля 24 часа в сутки и 7 дней в неделю, а главное — в полной гармонии с природой. Второй вариант описан в духе индастриал-постпанк. Тяжелая роботизированная техника в виде тракторов (обязательно гусеничных) посредством грубой силы и вредных химикатов подчиняют себе ландшафт. Автор предлагает действовать сейчас, чтобы не допустить экологической антиутопии.
Экономист по сельскому хозяйству Томас Даум утверждает, что тяжелая роботизированная техника приведет человечество к экологической антиутопии.
Роботы фермеры в борьбе за экологию
По мнению Даума, пойти по утопическому развитию сценария в настоящий момент человечество не может по причине высокой его трудоемкости. Но такая перспектива появляется благодаря внедрению в сельское хозяйство роботов. Это должны быть небольшие дроны, способные безостановочно порхать над полями (а там кто знает, возможно роботы будут работать не только над полями, но и под землей). По мнению автора, они принесут пользу окружающей среде. Флора станет более разнообразной, а почва богатой питательными веществами. Для этого дроны будут использовать микрораспыление биопестицидов и лазерное удаление сорняков.
Картина фермы из утопического сценария развития событий.
Подобное ведение сельского хозяйства также положительно скажется на водоемах, популяции насекомых и почвенных бактерий. Урожайность органических культур в настоящее время обычно ниже, чем традиционных, но после привлечения небольших роботов ситуация изменится. Вместе с тем уменьшится воздействие сельского хозяйства на окружающую среду.
Человеческому взору в таком случае предстанут богатые зеленые поля, чистые ручьи, разнообразная дикая флора и фауна, а также флоты маленьких роботов, порхающих вокруг полей. Их жужжание гармонирует с пением птиц и циканьем кузнечиков. Согласитесь, в это же время другие роботы в городах должны ухаживать за больными и престарелыми людьми, иначе картина кажется не полной.
“Это похоже на райский сад. Маленькие роботы могут помочь сохранить биоразнообразие и бороться с изменением климата способами, которые раньше были невозможны” — говорит Даум.
Если человечество пойдет по сценарию утопии, выращиваться будут не только зерновые культуры. Также фермеры обеспечат людей достаточным количеством овощей и фруктов. Причем цены на продукты снизятся, соответственно здоровая диета станет доступна даже малообеспеченным слоям населения. Кроме того, маленькие роботы будут стимулировать мелкие фермерские хозяйства, которые распространены в Европе.
Роботы-бульдозеры и химические пестициды
Антиутопия, как и положено, выглядит полной противоположностью описанному выше сценарию. Большие, технологически грубые роботы будут уничтожать природный ландшафт. Разумеется, никакого разнообразия овощей и фруктов при таким сценарии быть не может. Рассчитывать стоит лишь на несколько монокультур. Людей к фермам допускать не будут, поэтому угодья оградят высокими заборами. Это даст толчок владельцам ферм использовать вредные агрохимикаты и пестициды. Все это окажет вредоносное влияние на окружающую среду.
Беспощадный к природному ландшафту антиутопический робот
А знаете ли вы, что первые роботы были созданы примерно в 300 году до нашей эры? Как развивалась робототехника читайте в этом материале.
Мелкие семейные фермы при таком сценарии не выживут. Земля окажется в руках крупных хозяйств и корпораций.
Роботы фермеры не приведут человечество к утопии или антиутопии
Оба предложенных варианта больше подходят в качестве сценария для фантастического фильма, но не описания возможного развития будущего. Это признает и сам автор — в чистом виде утопия или антиутопия, по его словам, маловероятны. Описывая их, Томас Даум лишь показал крайности с целью привлечь внимание и начать обсуждение этой темы. Ведь человечество находится на перекрестке, и от выбора пути зависит будущее.
Любителям сценариев будущего рекомендуем подписаться на наш Telegram-канале, где вы найдете много материалов по этой теме.
Чтобы предпринять шаги к утопии, автор предлагает использовать живые изгороди и агролесоводство. Финансирование, по его мнению, должно быть направлено на развитие искусственного интеллекта, чтобы роботы были “умными”, способными адаптироваться к сложным неструктурированным сельскохозяйственным системам. Кроме того, Томас Даум видит будущее в мелких фермерских хозяйствах. Причем фермеры должны получать от государства поощрения за выполнения определенных ландшафтных работ, например, за выращивание деревьев, уход за участками река на своих фермах и т.д.
Вы наверняка еще не знаете, на что способны роботы уже сегодня. Предлагаем ознакомиться с десятью самыми умными роботами на нашем Яндекс.Дзен-канале.
Типичная российская ферма будущего
В России есть своя версия развития сельского хозяйства в тесной интеграции с высокими технологиями будущего. Российскими учеными был смоделирован и просчитан вариант развития сельского хозяйства в условиях колонизации Марса. Однако эта модель вполне применима и даже наиболее вероятна в земных условиях на территории стран СНГ. Предлагаем с ней ознакомиться в видеоролике ниже.