Александр Забутый●●Роботы в Сельском хозяйстве Израиля

Характер материала: Лекция/выступление/публикация Автор: Забутый, Александр

Дата создания: 12.08.2023. Копирайт: правообладатель разрешает копировать текст без изменений

Роботы в Сельском хозяйстве Израиля

Роботы-манипуляторы могут выполнять самые разные сельскохозяйственные задачи.

Введение

В 2021 г. власти Китая призвали население запасать еду на случай нехватки. В настоящее время присутствует очень большая вероятность наступления продовольственного кризиса не только в Китае, но и в других странах.

Это связано, прежде всего с быстро изменяющимся климатом на планете. Помочь человечеству в борьбе за выживание может, в числе прочего, роботизация сельскохозяйственных работ. В связи с наблюдаемыми во всем мире климатическими условиями ученые начинают задумываться о том, чтобы как можно больше площадей привести к требованиям сельскохозяйственного производства.

Производители продовольствия сталкиваются с дорогостоящей и долгосрочной нехваткой рабочей силы, а поскольку ожидается, что к 2050 году население мира вырастет с 7.7 млрд до 9.7 млрд человек, спрос на продукты питания может значительно возрасти.

Сельское хозяйство постоянно ищет способы увеличения производительности, повышения эффективности и сокращения отходов. Это привело к тому, что роботы и автоматизация стали неотъемлемой частью процессов ведения сельского хозяйства и производства продуктов питания.

По данным Всемирного банка, все меньше и меньше людей работают в сельском хозяйстве во всем мире, и только 1% от всех израильских рабочих заняты в поле.

«Высокотехнологичное сельское хозяйство» — это не оксюморон. Современное сельскохозяйственное производство больше похоже на Силиконовую долину, чем на американскую готику, с приложениями, которые контролируют орошение, системами GPS, которые управляют тракторами, и ушными бирками с RFID-чипами, которые следят за домашним скотом.

Робототехника в растениеводстве обычно представляет собой концепцию точного земледелия, также известную как «умное земледелие». Это технология вмешательства, которая управляет автоматизированными процессами, отслеживая использование современных инструментов, таких как датчики, роботы и дроны, посредством непрерывного анализа данных для оптимизации процесса ведения сельского хозяйства, времени и энергии.

В условиях нехватки рабочей силы и роста затрат, серьезно влияющих на производительность сельскохозяйственных процессов, фермеры все чаще внедряют сельскохозяйственных роботов, чтобы удовлетворить спрос, избежать отходов и полностью заполнить полки супермаркетов свежими продуктами. От высокотехнологичных теплиц до засева облаков —— вот как сельскохозяйственные роботы помогают фермерам.

Роботы имеют широкий спектр применений в сельском хозяйстве: от выполнения сложных задач, таких как мониторинг посевов и измерение уровня pH в почве, до более простых задач по сбору и упаковке фруктов и овощей и посадке семян.

Добавьте к этому автоматизацию систем вентиляции и управления воздухом для животноводства, производства молока и орошения, и становится ясно, что за технологиями будущее успешного сельского хозяйства.

Сельскохозяйственный робот, агроробот, агробот, робот фермер, робот опылитель и прочее — это робот, используемый в сельскохозяйственных целях.

Сельскохозяйственные роботы варьируются от простых роботов для сбора и упаковки до высокотехнологичных автоматов, которые можно запрограммировать для наблюдения за посевами и выполнения сложных сельскохозяйственных задач. По мере развития технологий сельскохозяйственные роботы становятся все более специализированными, а будущее сельского хозяйства связано с постоянно растущей автоматизацией.

Беспилотные автоматизированные системы имеют ряд неоспоримых преимуществ. В их числе сокращение затрат и перерасхода материалов, а также более адаптивная, точная и выверенная работа, которая может выполняться круглосуточно. Роботам не нужен отдых, еда, сон. Они способны в непрерывном режиме выполнять определенные технологические операции с выверенной точностью и присущим «хладнокровием».

Однако, несмотря на десятилетия исследований, лишь немногие сельскохозяйственные роботы были коммерциализированы. Одной из причин отсутствия сельскохозяйственных роботов на рынке была их высокая стоимость, что делало их невыгодными для фермеров. Разработки начала 21 века в значительной степени сняли эту проблему. В настоящее время спрос на агророботов стремительно растет.

Проблема дефицита рабочей силы в сельском хозяйстве и развитие роботехники

Работа в сельском хозяйстве очень тяжела: вручную, в любую погоду, в неблагоприятных условиях. Ситуация вынудила инженеров создавать роботизированные машины, механизмы и целые комплексы для замены ими тяжёлого физического труда.

В последние 20 лет этот процесс шагнул ещё дальше -к созданию беспилотных аппаратов для работ в сельском хозяйстве. Это произошло в связи с нехваткой людских ресурсов в сельском хозяйстве в большинстве цивилизованных стран мира.

Основная область применения роботов в сельском хозяйстве хозяйстве — растениеводство (обработка почвы, внесение удобрений, посевы, прополка, окучивание, боронование, орошение, полив и уборка урожая).

Практически эти же операции и ещё специфические присутствуют в уходе за ягодными культурами и присутствуют в уходе за ягодными культурами и фруктовыми посадками.

Индустрия сельского хозяйства отстаёт в использовании роботов от других отраслей, так как виды работ, сопряжённые с сельским хозяйством, не «прямолинейны», и многие повторяющиеся задачи каждый раз не совсем те же самые.

Сельскохозяйственные роботы собирают яблоки, клубнику, салат и удаляют сорняки. Дроны создают аэрофотоснимки, которые помогают фермерам быстро оценить состояние урожая. А роботизированные теплицы вырастают за тысячи миль от традиционных сельскохозяйственных угодий, выращивая овощи на задних дворах городских рынков с высоким потреблением.

Основные направления применения роботов в хозяйстве

Можно выделить следующие задачи роботизации в сельском хозяйстве:

• мониторинг и прогнозирование;
• снижение себестоимости сельхозпроизводства;
• улучшение качественных показателей;
• снижение экологической нагрузки сельхозпроизводства;
• повышение конкурентоспособности средних и мелких сельскохозйственных производителей;
• повышение безопасности сельхозпроизводства;
• решение проблем с кадрами;
• снижение издержек, связанных с недобросовестностью сотрудников;
• расширение возможностей использования сельскохозяйственной техники;
• роботы могут быть всепогодными и работать в любое время суток.

Роботы и автоматизация особенно важны для крупных промышленных ферм, где есть много земли для наблюдения и работы, а также для обработки большого количества урожая или продукции. В настоящее время роботы выполняют ряд задач, в том числе:

• Посев. Беспилотные тракторы и роботы постепенно заменяют управляемую водителем технику для посева семян.
• Сбор урожая. Основное использование роботов на фермах, особенно в условиях текущей нехватки рабочей силы, часто включает в себя роботас руками-сборщиками для сбора созревших фруктов и овощей.
• Упаковка фруктов и овощей для распространения в розничной торговле часто осуществляется с использованием конвейерной ленты и роботов-манипуляторов для упаковки продуктов в соответствии с их типом. Их можно запрограммировать так, чтобы они отличали хорошие продукты от плохих, чтобы в супермаркет попадали только лучшие.
• Укладка на поддоны — обычно выполняется вилочным погрузчиком и водителем, и поэтому во многих случаях также автоматизирована с использованием роботов-манипуляторов.
• Уход за посевами. Роботы могут быть запрограммированы на уход за посевами путем путем обрезки растений, прополки земли, применения инсектицидов или питательных веществ и обеспечения орошения.

Сбор урожая

На первый взгляд кажется, что сбор урожая созрел для автоматизации. Это физически утомительно и часто повторяется — именно на этот вид труда наиболее эффективно направлена революци роботов. Но это не обязательно так.

Сбор урожая также требует ловкости рук и тонкого прикосновения. Многие фрукты легко повреждаются на жаре, а листовые овощи легко рвутся. И большинство роботов просто недостаточно продвинуты, чтобы справиться с таким уровнем точности. Но агротехнологические компании работают над устранением этого препятствия. Роботы могут помочь смягчить некоторые из этих проблем.

В большинстве случаев множество факторов (например размер и цвет собираемых плодов) должны быть рассмотрены цвет собираемых плодов) должны быть рассмотрены до начала выполнения задачи и перепрограммированы для конкретного вида готовой продукции.

Приложения для животноводства

В животноводстве роботы широко используются при машинной дойке коров, при стрижке овец, при раздаче кормов сельхозживотным и птице на всех видах ферм, при уборке навоза, при искусственном осеменении свиней, крупного и мелкого рогатого скота.

С животноводством связано множество повторяющихся задач, которые можно автоматизизадач, которые можно автоматизировать, включая доение коров, разбрасывание корма и мониторинг земель для выпаса.

Преимущества роботов в сельском хозяйстве

Несмотря на очевидные первоначальные финансовые затраты на автоматизацию сельскохозяйственных систем, существует ряд преимуществ, в том числе:

• Производительность. Роботы могут работать быстрее и дольше людей без снижения производительности, риска травм или необходимости в перерывах.
• Гарантированные работники. При сезонных работах, таких как сбор фруктов, может быть сложно вовремя найти персонал, в то время как роботы могут собирать продукты, когда они готовы, без риска того, что урожай останется в земле и сгниёт.
• Сокращение количества отходов. Если урожай остается в земле из-за нехватки персонала или его не укладывают вовремя на поддоны для распределения, это может привести к потере урожая. С автоматом такого не будет.
• Точность. Роботы не подвержены человеческим ошибкам, поэтому повторяющиеся задачи (и даже более сложные задачи) будут выполняться точно на протяжении всего процесса.
• Экономичность — несмотря на то, что затраты могут быть высокими, с роботами, работающими руглосуточно и без выходных, эти инвестиции быстро окупятся, поскольку фермы будут работать более эффективно, с меньшими отходами, трудозатратами и эксплуатационными расходами.

Моторы Parvalux

Главное в роботах — это двигатели. Они являются ключевым компонентом, который позволяет роботам выполнять свои задачи, приводя в движение роботизированные руки, позволяя им двигаться, захватывать и выбирать для выполнения точных задач.

Например, при разработке роботов производителям необходимо убедиться, что двигатели, установленные вместе с роботом, идеально подходят для выполняемой работы.

Компания Parvalux предлагает ряд мотор-редукторов, которым доверяют ведущие производители систем сельскохозяйственной вентиляции и подачи кормов во всем мире, потому что они прочны и надежны.

Эта компания представила новую линейку коллекторных двигателей постоянного тока BRx42, коллекторных двигателей постоянного тока BRx42, предназначенных для применения в робототехнике, с двумя различными размерами и крутящим моментом при различных напряжениях.

Сельскохозяйственные роботы в теплицах

Есть несколько стартапов, помогающих посеять семена будущей роботизированной теплицы. Не всё можно выращивать таким образом, но для некоторых культур развитие поразительно.

Эти компании обещают резкое уменьшение потребления большого количества воды — на 90—95% — при эквивалентной урожайности.

AppHarvest

AppHarvest — это компания, занимающаяся фермами в закрытых помещениях, использующая искусственный интеллект и робототехнику, а также сбор дождевой воды и точное выращивание, чтобы сократить потребление воды и повысить урожайность.

Расположенная в Центральных Аппалачах, компания производит устойчивую продукцию, которую можно доставить 70% населения страны в течение дня. Использование робототехники для сбора урожая и контроля за растениями.

Iron Ox

Внутри того, что Iron Ox описал как «первую в мире автономную ферму» — пространство площадью 8000 квадратных футов, которое больше похоже на исследовательскую лабораторию, чем на поле фермы, — два робота, прикреплённых к облаку, наблюдают за ростом листовой зелени, такой как ромэн и салат-латук. китайская капуста, капуста и руккола, а также различные травы.

Модель Grover оснащена алгоритмами на базе ИИ и нацелена на оптимизацию работы крупных ферм —робот помогает свести к минимуму количество земли, воды и энергии, необходимых для питания растений. По словам разработчиков, Grover станет частью экосистемы Iron Ox по автоматизации сельского хозяйства.

Роботизированная система позволяет фермерам отказаться от большей части химических добавок для эффективного производства — удобрения и стимуляторы не нужны, когда облачная платформа в реальном времени отслеживает состояние теплицы и уменьшает число больных растений.

Вся продукция выращивается в гидропонных капсулах. Требуется компьютерное наблюдение и датчики в качестве «глаз», один робот выполняет всю тяжелую работу, занимаясь капсулами по объекту; второй анализирует и выбирает отдельные растения.

В основе Grover лежит подвижная платформа, лидары и набор камер с обзором на 360°. Используя датчики, робот свободно перемещается по ферме, избегает столкновений и собирает урожай. Максимальная грузоподъемность робота 450 килограммов.

Алгоритмы с поддержкой машинного обучения и компьютерного зрения идентифицируют культуры, определяют их состояние вызревания и отвозят на склад, если это нужно. В дополнение ИИ регулярно сканирует растения и сообщает, когда они нуждаются в дополнительной воде и других питательных веществах. Когда работа выполнена, Grover оповещает партнера Iron Ox о готовности растений к отправке на полки магазинов.

Все это происходит под высокоэффективным светодиодным освещением и под пристальным вниманием ученых-роботехников и специалистов по растениям.

Программная система Iron Ox была обучена на сотнях видов растений, поэтому может самостоятельно определить, с какими овощами, фруктами или зеленью имеет дело. Клиенты стартапа также могут изменить формат работы фермы, например, из-за всплеска спроса на определенные сезонные продукты и назначить для Grover новые задачи.

Iron Ox начала производство в своем родном городе Сан-Карлос, штат Техас, и теперь производство компании доступно в нескольких штатах западного и южного регионов страны.

Сейчас Iron Ox управляет несколькими фермами в Северной Калифорнии и недавно запустил новое крытое предприятие общей площадью 163,000 м² в Локхарте, штат Техас. А продукты стартапа продаются в нескольких магазинах по всей Калифорнии и в супермаркетах под брендом Whole Foods.

Ранее Iron Ox успешно закрыл раунд серии C, получив $53 млн. от нескольких фондов во главе с Breakthrough Energy Ventures. Общая сумма привлеченного капитала составляет $98 млн. Стартап использует эти средства для продвижения собственных исследований в области ИИ, робототехники и сельского хозяйства.

Bowery Farming

Bowery Farming складывает ряды лотков, каждый из которых заполнен зеленью, в традиционном формате вертикального земледелия на своих фермах на восточном побережье.

Компания использует робототехнику, искусственный интеллект и светодиоды для выращивания листовой зелени и трав с целью решения проблем, связанных с нехваткой рабочей силы, демографическим бумом и централизованным ведением сельского хозяйства.

На объектах Bowery Farming запатентованная операционная система и сложный набор датчиков собирают данные и поддерживают сверхточный баланс воды, температуры, питательных веществ и влажности. В то же время команда вертикальных фермеров помогает собирать урожай и следить за посевами.

Компания продает свою зелень и травы в магазинах Whole Foods, Foragers и Westside Market. В районе метро Нью-Йорка они также доступны через Peapod, Jet.com и Amazon.

Дроны для аэрофотосъемки и дроны для посева семян

Аэрофотосъемка может сэкономить фермерам много времени, давая им возможность увидеть урожай с высоты птичьего полета.

Таким образом, они могут быстро получить представление о здоровье растительности, проблемах с насекомыми, схемах орошения и росте сорняков. Это даже позволяет им точно определить, сколько пестицидов требуется культурам.

Фермеры могут использовать различные услуги по подписке для доступа к этим ценным изображениям своих полей —например, тепловым, инфракрасным и NDVI — своим полям, но меньше компаний полностью погрузились в беспилотные летательные аппараты.

Скорее всего, это связано с ограничениями FAA на автономные дроны, которые требуют, чтобы пилоты были немедленно готовы взять на себя управление дроном. Небольшие беспилотные летательные аппараты также должны находиться в пределах прямой видимости потенциального пилота в воздухе.

Но они там. Вот некоторые компании, которые доказывают, что что-то витает в воздухе, когда дело доходит до сельскохозяйственных изображений, посева семян и засева облаков.

American Robotics

American Robotics, одна из нескольких компаний, совершивших заметные прорывы в области сельскохозяйственных технологий, является командой разработчиков Scout, беспилотника для аэрофотосъемки, который соответствует так называемой модели «дрона в коробке».

Между полетами Scout живет внутри защищенного от непогоды бокса, где он самостоятельно заряжается и обрабатывает с помощью периферийных вычислений все собираемые данные. Когда он отправляется в полет, чтобы исследовать поля, крышка коробки открывается, и полностью автономный дрон взлетает, используя искусственный интеллект для планирования и проведения полета.

Во время миссий, которые могут быть запланированы или запущены по запросу, Scout собирает данные о стрессе растений, которые фермеры могут использовать на протяжении всего жизненного цикла урожая.

Любой пилот БПЛА, который хочет управлять дроном, который весит более 55 фунтов при взлете, должен подать прошение о специальном освобождении через FAA. Это означает, что не освобожденные фермеры, которые хотят разбрасывать семена с помощью дронов, ограничены в том, сколько фунтов семян они могут разбрасывать за один раз. Тем не менее, ряд производителей разработалидроны специально для этой цели.

UAV Systems International

UAV Systems International продает два дрона, которые разбрасывают семена и удобрения, один с грузоподъемностью около четырех фунтов, а другой с полезной нагрузкой около 11 фунтов.

По данным компании, оба имеют дальность полета в две мили и ограничение в 20 минут. БПЛА также предлагает беспилотные летательные аппараты-опрыскиватели и дроны-наблюдатели, которые проверяют состояние посевов.

TARANIS

Учитывая ограничения FAA на автономные дроны, возможно, неудивительно, что некоторые из ведущих поставщиков БПЛА для сельского хозяйства обслуживают международную клиентуру. В том числе Taranis, который предоставил свои сканеры высокого разрешения фермерам в Европе, Южной и Северной Америке.

Наряду с более традиционными самолетамикомпания использует дроны, которые используют компьютерное зрение и науку о данных для мониторинга стресса урожая и самоулучшения возможностей идентификации.

Работа с дождевыми облаками

Засев облаков заключается в том, чтобы вызвать дождь — в буквальном смысле. Эта концепция восходит по крайней мере к 1946 году, когда доктор Бернар Воннегут обнаружил, что при определенных условиях введение частиц йодида серебра в облака может стимулировать образование кристаллов льда, потенциально вызывающих осадки.

Хотя в отношении этой концепции были некоторые сомнения, по мере усиления засухи правительственные учреждения продолжают попытки. В 2017 году Исследовательский институт пустынь совместно с Drone America, в частности, запустил беспилотный беспилотник для засева облаков во время часовогоавтономного полета вне пределов прямой видимости исследователей.

С тех пор институт разработал программу, в рамках которой регулярно проводятся исследования засева облаков в различных горных хребтах западных регионов США.

Использование дронов в опылении сельскохозяйственных растений и лесов

В последнее время много говорят о пчелах. Это неудивительно, учитывая, что во всем мире их количество снижается с угрожающей скоростью, и их исчезновение оставит нас без почти 70% фруктов, овощей, семян и орехов. Это не только пчелы.

Ежегодное глобальное производство продуктов питания, которое ведется c помощью видов живых опылителей, составляет от US$235 млрд до US$577 млрд, причем все большее число этих видов, примерно 16%, идёт к вымиранию.

Из-за роли пчел в содействии восстановлению лесов, производству продуктов питания и возможностей получения дохода, пасеки становятся все более популярным видом в зонах восстановления окружающей среды в качестве средства сохранения и восстановления лесов.

Благодаря сбору урожая и продаже меда сельские семьи могут зарабатывать на жизнь здоровыми цветущими лесами —стимулом для местного участия в восстановлении лесов. Более того, опыление пчелами само по себе помогает восстановлению леса.

Интенсивное опыление также может повысить урожайность сельскохозяйственных культур в близлежащих фермах, предоставляя дополнительные преимущества для фермерских общин.

Кроме пчел растения опыляют шмели, птицы, особенно мелкие, например, колибри, насекомые, например стрекозы, бабочки, также это делают и летучие мыши.

Опыление является фундаментальным естественным процессом, который позволяет растениям размножаться. Пыльца, которая содержит генетический материал растения, должна перейти от мужской части цветка к женской части другого цветка того же вида для достижения оплодотворения.

Чаще всего это требует опылителя — организм, который физически переносит пыльцу между цветами. По данным доклада, опубликованного Организацией Объединенных Наций, примерно 75% мировых культур, включая основные продукты, такие как яблоки, шоколад, морковь и кофе, зависят, по крайней мере частично, от опыления.

Но многие опылители находятся под угрозой, особенно насекомые, такие как пчелы и бабочки. Они принадлежат к группе беспозвоночных опылителей, в которых 40% видов сталкиваются с исчезновением, согласно тому же докладу.

В связи с катастрофическим сокращением на планете численности пчел – главных опылителей растений и лесов, перед биологами и инженерами разных стран реально встала проблема замещения биологических опылителей техническими.

Японская разработка

«Беспилотник» — это попытка решить эту проблему: «Глобальный кризис опыления является критической проблемой для окружающей среды и нашей жизни», — пишут авторы исследования.

Ключ находится в геле. Чтобы создать искусственный опылитель, исследователи сначала выбрали самую маленькую модель дрона стоимостью всего в $100. Затем они прикрепили щетину конского волоса с его нижней стороны, чтобы подражать строению тельца пчелы.

Потом они покрыли щетину липким гелем, который используется, чтобы захватить пыльцу, когда гаппаратик касается цветка. Эйджиро Мияко из Национального института передовых промышленных наук и технологий Японии и его коллеги использовали принцип перекрестного опыления у пчел, чтобы сделать беспилотник, который переносит пыльцу между цветами.

Ручной управляемый беспилотник имеет ширину 4 см и весит 15 грамм. Дно покрыто конским волосом, покрытым специальным липким гелем. Когда беспилотный прилетает на цветок, пыльцевые зерна слегка прилипают к гелю, затем стираются на следующем посещенном цветке.

Мияко говорит, что пришел к гелю как к решению инженерной задачи совершенно случайно, найдя давно забытый в ящике тюбик с гелем.

Инженер Мияко объяснил, что особенность его геля заключается в том, что он не высыхает. Обычные гели , в основном, сделаны из воды, поэтому они быстро испаряются. А этот липкий гель не испаряется даже, если его положить в вакуум или в горячую печь. А это важно при работе дрона на солнце.

Кроме того, за два года хранения в ящике стола, гель не изменил своих физических свойств по объёму и вязкости, что сделало его идеальным кандидатом для решения задачи.

Чтобы волосы эффективно собирали пыльцу, исследователи накрыли их ионным жидким гелем (ILG) — липким веществом с длительным «клеем-липкостью» — идеальным решением для взятия пыльцы с одного цветка и переноса его на другой.

Более того, смесь ILG имеет другое качество: когда свет попадает в него, он смешивается с цветом его окружения, потенциально маскируя бота от потенциальных хищников. Искусственный опылитель был нанесен на тычинки и пестики цветов L. japonicum, типа дикой лилии. Опыление было подтверждено с помощью флуоресцентной микроскопии.

Опыление было достигнуто на очень большом цветке, и беспилотный летательный аппарат не был автономным: «Я полагаю, что некоторая форма искусственного интеллекта и GPS была бы очень полезна для развития таких автоматических машин в будущем», сказал Мияко.

Направления дальнейшей работы

Еще предстоит проделать большую работу, прежде чем мы сможем подражать сложному поведению насекомых и животных: «Существует мало шансов, что это может заменить опылители», — говорит Кристина Грозингер, директор Центра исследований опылителей в Университете штата Пенсильвания.

«Проведенные опыты развили специализированное поведение летательного аппарата для работы с различными видами цветов. Предлагаемый искусственный аппарат-опылитель действительно может «опылять» цветы только, которые чрезвычайно легко опыляются», — добавила она.

Крошечный беспилотный летательный аппарат может летать между цветами и растениями, собирать пыльцу на свою нижнюю сторону и распределять ее, как это делают пчелы. Устройство имеет размер колибри и имеет четыре вращающихся лопасти, чтобы поддерживать его в воздухе.

При достаточно длительной практике, ученые смогли маневрировать удаленным управляемым ботом, чтобы только щетинки, а не громоздкие тела или лопасти аккуратно касались цветочной тычинки для сбора пыльцы.

«Мы надеемся, что это поможет решить проблему снижения численности пчел», — говорит Мияко. «Но что более важно, пчёлы и беспилотные летательные аппараты должны использоваться вместе».

Но пока не ищите полей, заполненных жужжащими ботами. Поскольку бот опылителя управляется дистанционно, ему нужен пилот. Который будет руководить им от растения к улью, что нецелесообразно для управления большими стаями.

Однако, возможно, что беспилотники смогут однажды научиться летать самостоятельно, используя GPS и искусственный интеллект, говорят ученые. Единственное, что они все равно не смогут сделать? Сделать мед. Но с их рабочей нагрузкой опыления, возможно, мы могли бы оставить это на пчел.

Пчелы прекрасны в опылении цветов, но обратите внимание, они работают так же, как и вибраторы В СМИ прошла шумиха о потерях пчел, много предложений было размещены о том, как заменить естественные опылители, прийти beepocalypse.

Роботизированные пчелы кажутся довольно простым предложением: летать роботом вокруг, чтобы собирать пыльцу с цветов,передавать пыльцу. Только одна проблема: некоторые растения не так легко сдаются.

Пыльца — сперма растения и пчелы, и растения развили сложное сексуальное суррогатное материнство в течение своих миллионов лет эволюции вместе. Некоторые растения заманивают опылителей коктейлем с нектаром, а затем сбрасывают пыльцу на них в качестве цены на бесплатные напитки. У некоторых есть цветочные части, которые доступны только с длинным язычком. И некоторым растениям требуется стимуляция, чтобы они выпустили свою пыльцу.

Неопылённые цветы ждут, пока пчела прилетает и вибрирует только на правильной частоте, только в нужном месте, и удар: из пыльцы выходит картофель, помидоры, баклажаны и перец, тыквы, цуккини, черника и брусника, —все эти пищевые растения являются примерами культур, требующих опыления жужжанием.

Когда пчела звучит, она сбрасывает сцепление на крыльях, чтобы уложить их в нейтральное положение, и разворачивает вверх мускулы крыла. Это создает вибрацию в помещении до 400 Гц, или 24 000 колебаний в минуту. Она производит отчетливый звук. Пчела упорно трудится, чтобы убедить цветок изгнать пыльцу.

Цветы выпускают только около 20% общего объема содержащейся в них пыльцы в каждом всплеске. Это побуждает пчел совершать несколько посещений цветков того же типа. Это означает больше перекрестного опыления, меньше инбридинга и больше фруктов и семян для растения.

Ещё один взгляд на опыление

Лучшим решением, конечно, было бы сохранить пчел, которые у нас есть. Но у нас уже есть другой способ опылять без пчел. Помидоры, выращенные в теплицах, отгораживаются от обычных опылителей, поэтому фермеры разработали способ решения проблемы отсутствия пчел. Нам не нужны модные мини-дроны! Нам нужны робо-вибраторы.

Вибраторы являются очень эффективными заменителями пчел для растений, которые нуждаются в опылении жужжанием. Это довольно тщательная работа.

В одном испытании потребовалось 11.75 часа на опыление 640 растений томатов с помощью вибратора, чуть более 1 минуты на растение. Тем не менее, увеличение урожая плодов, как правило, стоит времени и усилий.

Никто не станет возражать против того, что наиболее мощным природным вибратором-опылителем является шмель. Но не все фермеры разводят и содержат шмелей. С каждым годом все больше желающих приобрести так называемую «электрическую пчелу» для опыления своих теплиц.

Это прибор VeggieBee, он регулируется по интенсивности; Его диапазон составляет 29 000-44 000 колебаний в минуту, очень похожий на шмелей. Для сравнения: Hitachi Magic Wand,один из самых мощных доступных устройств персонального массажа для человека, обеспечивает 6000 вибраций в минуту. Надеюсь, теперь у вас больше уважения к тому, сколько вибраций при жужжании может произвести шмель.

Опыление является жизненно важным процессом для всех цветущих растений. Но, в отличие от животных, растения не могут двигаться в поисках партнера, и они должны полагаться на помощь внешних сил, таких как ветер, вода или насекомые, которые передают пыльцу другому растению для создания новых семян. Несмотря на то, что внешняя среда способна обеспечить опыление растений, этого недостаточно для интенсивного сельскохозяйственного производства.

В связи с этим возникает необходимость поиска нового более эффективного инструмента для опыления с целью повышения урожайности сельскохозяйственных культур. В данной статье утверждается, что смоделированное опыление сельскохозяйственных растений с помощью нанокоптера может обеспечить сбор и доставку пыльцы в режиме автоматического управления.

Конструкция нанокоптера для опыления может быть выполнена на основе инновационной модификации существующей модели путем ее перепрограммирования в отношении его контроллера полета, который должен быть полностью адаптирован к компьютерному интерфейсу. Роботизированная система предлагается специально для искусственного опыления в условиях теплиц и мелких сельскохозяйственных предприятий.

Новые технологии нанокоптерного и вибрационного опыления приобретают все большую популярность в развитых странах. В Российской Федерации пока что искусственные технические способы опыления растений и лесов не нашли своего развития.

Роботы-пчёлы в США

Пчелы-роботы, также называемые механическими пчелами, представляют собой машины, имитирующие работу настоящих пчел. Они чаще всего используются для опыления, но также могут использоваться для контроля за здоровьем улья.

Действительно, по данным Министерства сельского хозяйства США, пчелы играют решающую роль в сельском хозяйстве, помогая опылять около 35 процентов мировых продовольственных культур. А медоносные пчелы, в частности, опыляют более 90 коммерчески выращиваемых культур только в Соединенных Штатах, включая яблоки, брокколи и миндаль.

По большей части эти пчелы являются управляемым видом, как домашний скот, и их перевозят из одного места в другое для опыления сельскохозяйственных культур, которые в конечном итоге дают фрукты и овощи, которые мы все потребляем.

Несмотря на то, что угроза глобального дефицита продовольствия из-за массового вымирания пчел отсутствует, о чем широко сообщалось, медоносные пчелы по-прежнему сталкиваются ссерьезными проблемами. Коммодитизированные пчелы особенно уязвимы для различных паразитов и болезней, и у них строгие диетические потребности.

Между тем, население планеты быстро растет — вместе со спросом на продукты питания —затрагивая все, от роста кофейных зерен до миндаля.

«У вас есть эти сложные кривые спроса и предложения. И наши опылители способны удовлетворить большую часть потребности, но не всю», — сказал Built In Саймон Поттс, профессор биоразнообразия и экосистемных услуг в Университете Рединга. «Просто во всем мире растет спрос на опыляемые насекомыми культуры».

Роботы-пчелы представляют собой потенциальное решение этой проблемы. Как используются роботы-пчелы?

Исследователи и инженеры со всего мира экспериментируют с тем, как роботы могут выполнять работу настоящих пчел. Их творения бывают самых разных форм и размеров. Некоторые летают с пропеллерами и используют щетинки из конского волоса, покрытые ионным жидким гелем, для сбора и переноса пыльцы с одного растения на другое.

Другие имеют гибкие крылья, приводимые в действие «искусственными мышцами», и используют электростатический пластырь, чтобы взгромоздиться практически на что угодно. А некоторые вообще не летают, а вместо этого катаются по земле и опыляют цветы, обдувая их импульсами воздуха.

После нескольких крупных прорывов, сделанных за последние несколько лет, многие из этих проектов не за горами и в коммерческом использовании.

StickBug

В поле помидорные кусты опыляются с помощью ветра и пчел. Однако в теплицах и на закрытых вертикальных фермах эти способы недоступны. На помощь растениям спешит шестирукий робот по имени StickBug —скоро он начнет опылять растения в нескольких теплицах в штате Западная Вирджиния.

StickBug разработан исследователями из Университета Западной Вирджинии при финансовой поддержке Министерства сельского хозяйства США. С помощью алгоритмов компьютерного зрения робот будет составлять карту помещения и определять, где находятся цветки на растениях и какие из них нужно опылять.

Это непростая задача для робота, но именно этого хотели достичь исследователи, которые работали над ним в течение четырех лет. Проект получил $750 тысяч финансирования через государственную программу National Robotics Initiative.

Концепция StickBug основана на предыдущей работе Гу—роботе BrambleBee, который опылял ежевику и малину. Он был разработан с целью доказать, что машины способны справляться с высокоточным опылением, то есть охватывать каждый цветок в отдельности.

StickBug также поможет ускорить процесс опыления, чтобы удовлетворять производственным потребностям. У BrambleBee была всего одна рука, а у StickBug — целых шесть, а значит, он сможет справляться с большим количеством цветков одновременно.

Кроме того, StickBug подойдет для фермеров, не имеющих специализированных знаний о роботах. Гу и его команда хотят разработать недорогую машину, которую с легкостью можно включить в процесс выращивания.

Тогда как BrambleBee был предназначен только для растений ежевики, новый проект поможет изучить, насколько хорошо роботы способны опылять томаты —круглогодичную культуру, играющую важную роль в экономике.

Робот поможет исправить несколько проблем, с которыми сталкиваются фермеры. Гу считает, что роботы и насекомые-опылители будут играть одинаково важные роли в сельском хозяйстве будущего, а их использование зависит от условий выращивания и времени года.

Опыление культур в Израиле

Одним из примеров является BloomX (ранее известный как Bumblebee AI), израильский стартап, который использует искусственный интеллект и элементы биомимикрии для опыления сельскохозяйственных культур, когда они в нё нуждаются.

Имея сходство с нажимной газонокосилкой, машина компании способна имитировать лучший естественный подход к опылению определенных культур.

Одним из них является «механизм перекрестного опыления», который использует электрический заряд для сбора пыльцы с одного цветка и нанесения ее на другой, проходя между рядами культур — подобно тому, как опыляют медоносные пчелы. Другой использует вибрацию у основания растения, чтобы инициировать выброс пыльцы, имитируя то, как шмели опыляют сельскохозяйственные культуры, такие как черника и клубника.

Этот подход, по словам основателя и генерального директора BloomX Тая Саде,более эффективен и устойчив, чем использование товарных медоносных пчел. Когда они используются повсеместно и перевозятся с места на место неестественным образом, пчелы вынуждены выдерживать различные климатические условия и условия, в которых они не могут работать в полную силу, что приводит к ухудшению здоровья пчел и снижению урожайности.

«Медоносные пчелы, как существа, имеют разные предпочтения, разные влечения к цветам, разные технические способы опыления. Таким образом, они не совпадают, если вы хотите опылять многие культуры в коммерческих целях», — сказал Саде.

С 2020 года технология BloomX используется для выращивания авокадо, а также черники в Южной Америке. Кроме того, компания находится на этапе исследований и разработок по выпуску машины, предназначенной специально для использования в теплицах — быстрорастущем рынке производства продуктов питания.

Несколько других компаний также стремятся имитировать процесс опыления с помощью роботов. Компания Bluewhite Robotics использовала дроны для опыления финиковых пальм в регионе Арава, яблок на севере Израиля и миндальных садов в Калифорнии.

А Arugga, как сообщается, является первой компанией, которая коммерциализирует роботизированное опыление томатов, выращенных в теплицах; его робот с искусственным интеллектом перемещается вверх и вниз по рядам томатов, использует компьютерное зрение, чтобы определить, готово ли данное растение к опылению, а затем обдувает цветы калиброванными потоками воздуха, чтобы инициировать опыление.

BrambleBee, разработанный в Университете Западной Вирджинии, использует аналогичный метод со своими роботами для опыления ежевики.

Поддержка здоровья пчелиного роя

Другие исследователи вообще не сосредоточены на имитации опылителей. Скорее, они строят роботов, поддерживающих здоровье колонии.

RoboRoyale — это проект, который работает над объединением микро-роботов, биологических технологий и технологий машинного обучения в систему, которая может поддерживать благополучие пчелиной матки улья.

Исследователи из Даремского университета, Университета Граца, Чешского технического университета и Ближневосточного технического университета разработали шестиногое устройство, которое работает вокруг королевы, с центральной камерой для наблюдения за ней, а также с шестью отдельными «искусственными агентами», которые имеют размер настоящих медоносных пчел.

Эти маленькие роботы предназначены для выполнения некоторых задач, которые обычно выполняет двор пчелиной матки, таких как уход за ней, кормление и перемещение по улью, чтобы она могла делать то, что у нее получается лучше всего: откладывать яйца.

В среднем в улье насчитывается от 20,000 до 30,000 пчел, большинство из которых просто опылители, которые путешествуют на многие мили вокруг своего улья к всевозможным цветам, создавая мед для улья. Ещё есть двор королевы, также известный как рабочие пчелы, которые заботятся о королеве.

Королева является матерью большинства, если не всех, пчел в улье. Она может прожить более пяти лет, откладывая от 175,000 до 200,000 яиц в год. Королевы являются центральной фигурой в работе улья, поэтому RoboRoyale уделяет им особое внимание —здоровье королевы во многом свидетельствует о здоровье всего улья, а также об эффективности его опыления.

«Если мы можем контролировать поведение всей колонии, используя только королеву, это минимально инвазивный способ взаимодействия с ними», — сказал Built In Фархад Арвин, доцент кафедры робототехники Даремского университета и координатор проекта RoboRoyale. «Если мы хотим увеличить опыление в какое-то время года, мы можем регулировать [полеты собирателей улья], регулируя некоторые параметры системы RoboRoyale».

RoboRoyale находится на ранних стадиях экспериментов и разработок. В настоящее время он работает с ульями одомашненных медоносных пчел в Университете Граца в Австрии, где есть собственные наблюдательные ульи. Конечная цель — коммерциализировать продукт, предоставив наблюдательные ульи и роботов RoboRoyale, которые пчеловоды смогут затем использовать для своих колоний и маток. Арвин сказал, что это, как он надеется, произойдет в ближайшие десять лет.

«Мы не собираемся их заменять, но мы даем им льготы, чтобы они могли выжить», — продолжил он. «Мы укрепляем их систему. Мы помогаем им, но позволяем им заниматься опылением».

Независимо от того, используются ли они для опыления или для мониторинга здоровья, роботы-пчелы могут принести множество преимуществ сельскому хозяйству.

До сих пор многие проекты роботов-пчел были успешными. Саде (см. выше) утверждает, что фермеры, использующие BloomX, могут получить на 20-40% больше урожая, чем если бы они использовали коммерческих медоносных пчел. Сообщается, что производительность ботов Arugga находится на одном уровне с шмелями, которых он пытается имитировать, а в некоторых случаях лучше на целых 5%.

Кроме того, есть дополнительный бонус в виде способности этих роботов собирать и анализировать данные об урожае, предоставляя производителям больше контроля и позволяя им принимать более обоснованные решения о способах повышения урожайности.

И хотя RoboRoyale все еще находится в зачаточном состоянии, Арвин сказал, что его крошечные роботы могут иметь большое экономическое влияние.

«Если мы сможем способствовать увеличению опыления, это означает более качественное сельское хозяйство [и] лучшее производство продуктов питания», — сказал Арвин. «И если мы сможем улучшить благосостояние матки —сильная королева, сильная семья, означает лучшее производство меда».

Большая часть пчелоопыления сегодня осуществляется товарными медоносными пчелами, а не дикими. И способы, которыми они транспортируются и используются, не являются устойчивыми.

«Они не должны работать на коммерческой основе в сельскохозяйственной среде, потому что сельское хозяйство — это не природа», — сказал Саде. «То, как мы их используем, очень опасно. Для их здоровья, для окружающей среды, для земли».

И из-за изменения климата медоносные пчелы все чаще действуют так, что это не способствует выживанию их улья или опылению. Например, не по сезону жаркие дни могут заставить пчелиный двор подготовить матку к откладке яиц в неподходящее время года, что может быть опасно для выживания всего улья. Микроботы RoboRoyale могут предотвратить это, окружив королеву, чтобы двор не приблизился к ней.

Шмели — еще один широко используемый опылитель, но многие страны не разрешают их ввоз, чтобы они не превратились в инвазивные виды. Arugga стремится работать в основном в странах, где ввоз шмелей запрещен. В Австралии, например, процесс опыления осуществляется вручную.

В этом случае Arugga утверждает, что ее роботы продемонстрировали повышение урожайности до 20%. Роботы Arugga также могут помочь производителям избежать многих неэффективных действий, связанных с обычным опылением шмелями. Например, шмели не могут работать в сильную жару и могут передавать вирусы между цветами. У пчел-роботов таких проблем нет.

Пчелы-роботы потенциально могут действовать как квазидикие опылители в теплицах, не требуя, чтобы вся теплица была открыта для настоящей дикой природы.

Это важно, потому что теплицы становятся все более популярной альтернативой фермам на открытом воздухе. Это тщательно контролируемая среда, поэтому нет необходимости в пестицидах.

«Проблема с этими закрытыми системами заключается в том, что довольно часто в них не попадают дикие опылители из окружающей среды. Потому что, если вы откроете его для окружающей среды, туда попадут вредители, а это проблема для качества продуктов питания», — сказал Поттс.

Недостатки роботов-пчел

В то же время использование роботов-пчел сопряжено с определенными проблемами. А защитники окружающей среды, такие как Поттс, настроены скептически.

Добыча металлов, используемых в нашей технологии, негативно влияет на окружающую среду, а массовое создание роботов-пчел только усугубит это.

Затем, если пчела-робот сломается, находясь в поле, она может просто остаться там вместе с тяжелыми металлами, литиевой батареей и другими токсинами, которыми она полна — потенциально может быть съедена птицами и млекопитающими или поглощена почвой и окружающие культуры.

Появление нового опылителя — даже механического — в дикой природе может оказать огромное влияние на биоразнообразие данной территории. Если они явно не запрограммированы на это, роботы-пчелы, скорее всего, не будут опылять такие вещи, как полевые цветы, так, как это делают пчелы, что может иметь глубокие разветвления во всей экосистеме.

«Вся эта пищевая сеть защищена тем, что пчелы опыляют полевые цветы», — сказал Поттс. «Если бы вы заменили этих пчел, сообщества полевых цветов начали бы разрушаться, что повлияло бы на всех наших птиц и млекопитающих. Это означало бы, что целые сообщества попадут в эти каскады вымирания».

Даже если пчелы-роботы не полностью заменили настоящих пчел, существует опасность того, что они станут своего рода «инвазивными видами», как выразился Поттс. Это приведет к катастрофической утрате биоразнообразия.

«Когда вы вводите что-то вроде инопланетного вида, которого там быть не должно, это буквально встряхивает всю систему», — сказал Поттс. «Это почти похоже на вторжение в глобальном масштабе».

Возможно, самая большая проблема для роботов-пчел — это сама природа стоящей перед ними задачи: выполнение работы настоящих пчел.

Настоящие пчелы могут летать часами и оставаться стабильными на ветру и дожде. Они ищут цветы, которые находятся за много миль от их дома,и используют сложные обонятельные и визуальные подсказки, чтобы найти не только правильный цветок, но и правильные части этого цветка, чтобы собрать и сбросить пыльцу. Они являются продуктом миллионов лет эволюции.

Конечно, все эти способности и поведение естественным образом присущи настоящей пчеле, но они невероятно сложны даже для самых умных роботов. Более того, многие культуры требуют «специального поведения и техники», по словам Поттса, а у пчел есть «целый репертуар» поведения, которое они могут использовать в зависимости от того, с каким цветком они взаимодействуют. Даже если им подарят совершенно новый цветок, пчелы достаточно умны, чтобы понять, как получить из него пыльцу.

«Эта гибкость и изощренность, я думаю, что они так далеки от возможности [реплицировать]», — сказал Поттс. «Зачем заменять то, что является абсолютным черным поясом в этом — превосходно — чем-то, что им не является?» «Зачем заменять то, что является абсолютным черным поясом в этом —превосходно —чем-то, что им не является?»

И все же, у нас может не быть особого выбора.

Ожидается, что к 2050 году население мира вырастет на 25% и составит около 10 миллиардов человек. Чтобы удовлетворить спрос, необходимо резко увеличить производство продуктов питания. Увеличится и количество опылителей, особенно медоносных пчел, которые уже сталкиваются со своими уникальными проблемами в связи с утратой мест обитания, использованием пестицидов, изменением климата и другими факторами. Нам может понадобиться помощь пчел-роботов, чтобы удержаться на плаву.

«Я не думаю, что мы заменим всех пчел в мире. Они нам тоже нужны», — сказал Саде из BloomX. «Нам нужно гораздо лучше работать с нашей планетой Земля. Наши ресурсы ограничены, и мы должны быть очень, очень экономичными с экологической ифинансовой точки зрения в отношении того, как мы используем наши ресурсы».

Цифровое земледелие и использование технологий прецизионного земледелия для оптимизации роста и эффективности

AgriTask – платформа прецизионной агрономии и сельскохозяйственной разведки

AgriTask предоставляет целостную платформу сельскохозяйственных операций, предназначенную для своевременного принятия решений на основе фактов. Клиентами компании являются фермеры, покупатели, компании по снабжению ферм, государственные и некоммерческие организации, научно-исследовательские институты, страховщики и кредиторы.

AgriTask работает более чем в 30 странах и охватывает 50 видов сельскохозяйственных культур. Платформа AgriTask позволяет клиентам собирать и использовать агрономические данные. Платформа разработана для обеспечения высокой гибкости с учетом потребностей отдельного клиента, позволяя получать выгоду от прецизионного земледелия независимо от начальной точки.

Мобильное приложение компании может оцифровывать сбор данных на основе уникальных протоколов и рабочих процессов каждого проекта. Платформа отличается гибкостью и может интегрироваться со сторонними технологиями, от датчиков изображений и широкообзорных датчиков до планирования ресурсов предприятия и систем мобильных платежей.

Платформа AgriTask объединяет и обрабатывает все собранные данные, чтобы предоставить оценку обстановки, дающую возможность действовать, индивидуально адаптированную к каждому клиенту.

Netafim – системы сельскохозяйственного орошения

Netafim предоставляет индивидуально адаптированные решения для орошения и фертигации миллионам фермеров, позволяя им максимизировать производство продовольствия с наименьшим воздействием на окружающую среду.

Специализируясь на комплексныхрешениях от источника воды до корневой зоны, Netafim предоставляет проекты орошения и проекты теплиц, а также сопутствующие услуги инжиниринга, управления проектами и финансирования.

Компания Netafim также работает в области цифрового фермерства, объединяя мониторинг в реальном времени, анализ и автоматизированное управление в единую систему. В 2018 г. мексиканская химическая фирма Mexichem приобрела 80% Netafim; кибуц Хацерим сохраняет долю в 20%.

N-Drip – решение гравитационного микро-орошения

Компания N-Drip –разработчик системы гравитационного микро-орошения, которая использует существующую инфраструктуру орошения затоплением для обеспечения эффективного капельного орошения.

Система использует давление менее 0.06 бар и может использовать грязную воду, причем фильтры не требуются. Система N-Drip не полагается на внешнюю энергию, вместо этого используя топографию поля и силу тяжести для снижения конверсионных затрат и повышения эффективности работы с целью экономии воды и удобрений при одновременном повышении урожайности.

Система N-Drip получила «Общую премию за выдающиеся достижения в области прорывных технологий» в конкурсе «Премии трансформационного бизнеса» (Transformational Business Awards).

Применение роботов в сельском хозяйстве Израиля

Будущее сельского хозяйства создается в Израиле из-за тесных границ; маленькой площади, пригодной для сельского хозяйства; малого количества питьевой воды, которым можно поделиться — эта библейская библейская «страна, текущая млеком и медом» в 20-м веке упорно трудилась, чтобы изменить динамику своего сельского хозяйства, и даже научила пустыню цвести.

Израиль - государство с одной из самых высоких плотностей населения в мире: 395.6 человека на квадратный километр. Поэтому эффективное использование сельскохозяйственных земель в Израиле является очень актуальной задачей, а роботизация агропромышленного комплекса позволяет решить эту задачу в числе прочих агротехнологических методов.

В мире широко известны факты о достижениях сельского хозяйства Израиля, которые были бы невозможны без применения новейших технологий и технических и биологических изобретений.

Например, по данным OECD, урожайность кукурузы в Израиле составила 311 ц с гектара в 2020 году. Следующая в этом рейтинге страна – Чили – идет с большим отставанием: 126 ц/га в 2.5 раза. По данным израильской ассоциации сельхозпроизводителей, причины успеха в сочетании передовой агротехники, исследований и сотрудничества ученых, благодаря чему определяются оптимальные сроки сева, глубина закладки семян в почву, расстояния между рядами и методы полива для каждой культуры, а также оптимизируется ряд других параметров для максимального использования ресурсов.

В прошлом столетии Израиль зарекомендовал себя как уважаемый мировой центр сельскохозяйственных технологий. Израильские компании выросли от стартапов до компаний промышленного масштаба и до транснациональных корпораций с глобальным присутствием.

В Израиле существует множество компаний, занимающихся разработкой и производством роботов для сельского хозяйства и более 500 агротехнологических компаний, продвигающих использование в сельском хозяйстве роботов-опылителей и дронов для сбора урожая.

Научно-техническое сотрудничество с Израилем, который считается лидером в области исследований и инноваций, очень важно для сельскохозяйственных организаций во всем мире.

Это типично для менталитета «нации стартапов» — основательные научные исследования, подкрепленные промышленным участием, для получения прибыли при наличии ограниченных экономических ресурсов.

Сочетание перечисленного выше с предпринимательским складом ума означает, что технологические изобретения, подобные вышеупомянутым, привело к тому, что Израиль пользуется большим уважением во всем мире как предприимчивая нация в области агротехнологий.

В сельском хозяйстве Израиля используются различные виды роботов. Как отечественные, так и лучшие модели зарубежных фирм.

Например, роботы-сборщики плодов и овощей, которые могут собирать продукцию в любых условиях и на любых поверхностях. Также есть роботы-плуги, которые могут обрабатывать землю и удобрять ее.

Кроме того, есть роботы-пропольщики, которые могут удалять сорняки и другие растения, которые мешают росту культур. Есть также роботы-подметальщики, которые могут очищать поле от листьев и других остатков.

Также есть роботы-подборщики фруктов, бездисковые тракторы и опрыскиватели и роботы-ножницы для стрижки овец.

Робот-сборщик сладкого перца

Израильские инженеры из Университета имени Бен-Гуриона создали робота Sweeper, предназначенного для сбора урожая сладкого перца. Робот движется по рельсам, тщательно сканирует плоды и способен автоматически приспосабливаться к высоте каждого куста.

В ходе предварительных испытаний на учебных плантациях Sweeper успешно собрал 62% овощей, —в дальнейшем инженеры намерены повысить этот показатель практически до 100%. Также планируется ускорить робота, поскольку сейчас на один перец он тратит в среднем 24 секунды.

Важно отметить, что Sweeper собирает только спелые перцы —робот оценивает плоды при помощи компьютерного зрения и технологии искусственного интеллекта. Правда, для этого необходимо выращивать ГМ-сорта, внешне показывающие свою спелость (исследователи говорят, что такие сорта коммерчески доступны).

По мнению инженеров, использование роботов наподобие Sweeper снизит количество овощей, которые испортились из-за того, что их не успели вовремя собрать, сократит затраты на рабочую силу, а также освободит фермеров от выполнения весьма скучной работы и оградит их от чрезмерного влияния рыночных колебаний.

Планируется, что коммерческая версия Sweeper будет готова в течение следующих пяти лет. Кроме этого, ученые намерены адаптировать робота и к другим сельскохозяйственным овощным культурам.

Дрон для обработки полей пестицидами

Израильские компании Tactical Robotics и ADAMA представили версию беспилотного летательного аппарата Cormorant с вертикальными взлетом и посадкой, адаптированную для сельскохозяйственного применения.

Аппарат оснащен распылителями, позволяющими ему обрабатывать поля пестицидами и другими веществами. На анонс разработки и ее испытания обратил внимание IEEE Spectrum.

Обычно для обработки полей пестицидами используется либо ручной труд, либо распыление с помощью тяжелой техники, такой как наземные машины или самолеты с вертолетами. Применение специализированной летающей техники значительно увеличивает скорость обработки, но обходится гораздо дороже, чем распыление с помощью наземной техники.

В качестве решения некоторые компании, к примеру, DJI и Yamaha, предлагают использовать гораздо более экономичные дроны и уже выпускают для этого специальные модели.

Израильская компания Tactical Robotics, разработавшая несколько лез назад беспилотный «аэромул» Cormorant для перевозки раненых бойцов с поля боя, представила сельскохозяйственную версию этого аппарата. Главное отличие новой модификации Cormorant от предыдущих заключается в том, что в кормовой части аппарата установлены трубы с форсунками распылителей пестицидов.

Кроме того, в отличие от базовой версии Cormorant, в новом аппарате нет толкающих винтов в кормовой части. Трубы системы распыления складываются, что позволяет перевозить аппарат даже на небольшом грузовике.

Грузоподъемность аппарата составляет более 500 килограммов или до 764 килограммов с учетом топлива. Как и основная версия Cormorant, сельскохозяйственная модификация летает благодаря двум вентиляторам в носовой и кормовой частях корпуса. Это позволяет аппарату совершать вертикальный взлет и посадку.

Во время испытаний аппарата он совершал пролеты на низкой скорости над полями, а также включал распылительную систему. На видео с испытаний можно видеть, как аппарат летает в автономном режиме по заданному оператором маршруту.

Помимо версии для перевозки раненных и сельскохозяйственной модификации специалисты Tactical Robotics работают над созданием четырехместной пассажирской версии аппарата Cormorant, получившей название CityHawk. Аппарат будет частично автоматизирован: пилот будет отдавать команды на взлет, посадку и другие маневры, а за низкоуровневые команды двигателям и другим компонентам будет отвечать бортовой компьютер.

Автоматизированное животноводческое хозяйство в Галилее

Израильская компания BeeFee Agro начала применять беспилотные летательные аппараты при выпасе крупного-рогатого скота.

Роботы в сельском хозяйстве способны помочь людям, выполняя за них, конечно, не всю работу, но многое. Надеясь на это, Ноам Азран и Двир Коэн, два фермера из Верхней Галилеи, разработали автоматическую систему ведения сельского хозяйства. Ее представили на выставке Agromshov 2022 в Иерусалиме.

Квадрокоптеры на дистанционном управлении заменили пастухов и собак. Генеральный директор организации Ноам Азран уверен, что использование БПЛА создает менее стрессовую среду для животных, а, значит, скот будет здоровее и даст больше мяса и молока.

Это система контроля состояния стада скота и управления им с помощью квадрокоптеров-беспилотников и компьютеров с дружелюбным к пользователю интерфейсом. Система может определять местонахождение каждой головы крупного рогатого скота. Когда беспилотник нашел животное, он отправляет фермеру подробный отчет о местоположении и состоянии здоровья животного.

Система также способна выявлять и сообщать о состоянии оборудования на поле и других проблемах. Например, она даст лемах. Например, она даст знать про бреши в заборе, пустое корыто для воды, отелившуюся корову и злоумышленников. Всё это проблемы, которые могут стоить даже самому опытному фермеру многих часов работы.

Заинтересованность в разработке BeeFee Agro проявили и Объединенные Арабские Эмираты. Специалисты компании в декабре 2020 г. побывали в ОАЭ, чтобы выяснить, подойдет ли изобретение для выпаса арабских верблюдов.

Сельскохозяйственная выставка

В целях продвижения отечественных технологий на мировой рынок, в Израиле ежегодно проводится сельскохозяйственная выставка «Agromshov». Она позволяет показать аграрному миру разнообразные передовые разработки. Там же проходят профессиональные конференции.

По состоянию на 2023 год, выставка проводится в Израиле уже в 33-й раз. Это самая главная и крупная выставка Израиля, посвященная сельскому хозяйству. В ней участвуют тысячи фермеров и предпринимателей. Выставка проводится с международным участием.

Передовые примеры израильских компаний, работающих в глобальном масштабе, стремящихся работающих в глобальном масштабе, стремящихся решить универсальные проблемы, стоящие перед решить универсальные проблемы, стоящие перед коммерческими фермерами.

Blue White Robotics

Blue White Robotics (Сине-белая роботика) предоставляет платформу «робот как услуга», которая соединяет множество автономных систем, как воздушных, так и наземных, с приложениями реального мира. Платформа предназначена для сбора данных, оценки окружающей обстановки и повышения окружающей обстановки и повышения эффективности и безопасности крупных операций в в области сельского хозяйства, транспорта и быстрого реагирования.

Используя преимущества дистанционного зондирования и искусственного интеллекта, компания Blue White Robotics намеренаустановить высочайший стандарт для простого и установить высочайший стандарт для простого и безопасного безопасного внедрения автономных технологий.

Tevel Aerobotics Technologies

Tevel Aerobotics Technologies — парк летающих уборочных роботов для фруктовых садов.

Компания Tevel Aerobotics Technologies из района Гедеры объединила запатентованную летающую роботизированную платформу со сложными алгоритмами для создания автономной концепции управления фруктовыми садами и сбора урожая. Компания разрабатывает садами и сбора урожая. Компания разрабатывает парк летающих роботов для сбора урожая, прореживания и обрезки в садах, предоставляя фермерам комплексное решение для сбора урожая.

Программное обеспечение для искусственного интеллекта, разработанное Tevel, позволяет сортировать фрукты на дереве, выбирая точное время для сбора лучших фруктов в саду. Изделия компании имеют возможность доступа к верхушкам деревьев и способны работать на сложном рельефе, например, на на узких или гористых плантациях.

Компания представила автоматизированную летающую машину, которая может заниматься интенсивным трудом по сбору фруктов быстро и эффективно. Машина использует механический коготь с захватом для быстрого срывания фруктов с деревьев по одному и складывания их в корзину на земле. Фрукт при этом срывается мягко, без причинения ущерба или царапин.

Дрон размером от 40 до 80 сантиметров в зависимости от модели, работает от электрического двигателя, полностью автономен и нуждается только в операторе для проведения инспекции.

Прототип Tevel может распознавать виды фруктов по их размеру, цвету и зрелости и соответственно настраиваться для сбора урожая.

Будущее мониторинга домашнего скота

Компания TAGim — это разработчик системы это разработчик системы мониторинга здоровья домашнего скота, которая автоматически и дистанционно контролирует температуру, движение и кормление отдельных животных. Система состоит из недорогих одноразовых беспроводных ушных бирок, стационарной сети связи и облачной базы данных, панели управления и приложения pen-rider.

Алгоритм компакомпании TAGim для отслеживания состояния здоровья выдает отчеты для заинтересованных сторон и предупреждает обходчиков загонов, позволяя проводить ранние и эффективные вмешательства на несколько дней раньше, чем появляются визуальные симптомы проблем со здоровьем животных.

Интеллектуальные бирки одновременно служат бирками для визуальной идентификации, устраняя как лишнюю работу, необходимость для животных подвергаться дополнительной проколке для установки другой бирки. Запатентованная технология Tagim раразработана и применяется компанией Medisim.

MetoMotion

Основатель израильского стартапа MetoMotion Ади Нир, который вырос в кибуце и с юных лет работал в сельском хозяйстве, разработал робота с искусственным интеллектом, занимающегося сборкой помидоров.

«Идея заключалась в том, чтобы помочь фермерам решить проблему нехватки рабочей силы, поскольку все больше и больше молодых людей ищут профессии, где им не нужно использовать руки или спину», — сказал Нир.

По его словам, он использовал возможности искусственного интеллекта для разработки платформы, предназначенной для работы в тепличных условиях.

«В отличие от других роботизированных или промышленных приложений, которые характеризуются более повторяющимися задачами, в сельском хозяйстве каждое растение немного отличается. Поэтому мы придумали решение, основанное на возможностях ИИ, чтобы смотреть на растения, понимать структуру, окружающую среду, измерять спелость и решать, созрел ли плод», — сказал Нир.

Отмечается, что робот имеет два манипулятора для одновременной уборки помидоров с обеих сторон ряда в высокотехнологичных теплицах. Автономное управляемое транспортное средство оснащено технологией сенсорного зрения 3G на базе искусственного интеллекта, которая создает карту растения и его урожая.

Усовершенствованная система технического зрения обнаруживает созревшие для сбора помидоры и направляет манипулятор к нужному месту,срезает и захватывает томатные ветки за один раз и помещает плоды на конвейерную ленту, прежде чем сбросить их в бортовые контейнеры для овощей.

Роботизированный манипулятор убирает препятствия или скрытые стебли, не нанося вреда ветвям или растениям. Как только беспилотный робот достигает конца ряда, он останавливается и возвращается к началу ряда, снимая свой прицеп и отправляя его на склад.

На данный момент робот для сбора помидоров используется в двух тепличных хозяйствах в Нидерландах. В Израиле разработка будет представлена на конференциях по сельскому хозяйству.

miRobot — роботизированное решение для доения

Компания miRobot разработала доильную роботизированную систему, чтобы сделать доение оров более эффективным. По сути, техника делает работу за человека — очищает, доит и выполняет необходимые процедуры после доения. Предоставляя альтернативу человеческому труду, miRobots сокращает расходы на заработную плату и увеличивает производство молока.

Компания miRobot входит в ТОП 12 лучших агротехнологических компаний Израиля.

miRobot создает «молочных роботов», чтобы автоматизировать молочные фермы. Все меньше и меньше людей выбирают профессию фермера в эти дни, и еще меньше хотят работать на молочной ферме. MiRobots предназначается для крупных ферме.

MiRobots предназначается для крупных хозяйств. При такой системе люди нужны чтобы только подготовить коров для доения. Очень выгодно устанавливать такую систему когда есть проблемы с устанавливать такую систему когда есть проблемы с рабочей силой в регионе.

Отметим, что проекты MiRobot относятстся к трансконтинентальным проектам, не зависящим от географическгеографического расположения государств.

miRobot — это подключаемое роботизированное решение, которое автоматизирует всю процедуру доения и объединяется с существующими системами доения, обеспечивая полную автоматизацию доильного зала.

Технология miRobot позволяет фермерам рмерам одновременно доить несколько стойл, при этом всего один оператор контролирует весь зал. Это помогает один оператор контролирует весь зал. Это помогает снизить затраты на рабочую силу, сократить время доения, увеличить пропускную способность доильного зала, улучшить качество молока, здоровье коров и повысить надои.

Научная семеноводческая технология, внедренная в большие коммерческие фермы

Salicrop — обработка семян для оптимизации урожайности в условиях засоления почвы.

Компания SaliCrop разработала метод обработки семян без применения генетической модификации для разных сортов злаковых культур, овощей и посевного зерна. Обработка семян стимулирует особую эпигенетику растения, что обеспечивает рост растений и урожайность на почвах с высокой соленостью или при орошении солоноватой водой.

Обработка по способу компании SaliCrop проводится с использованием состава, компоненты которого признаны как безопасные. Рецептура SaliCrop, основанная на фирменном ноу-хау, применима к широкому спектру сельскохозяйственных культур, широкому спектру сельскохозяйственных культур, таких как помидоры, перец, шпинат, рис, пшеница и кукуруза.

Ведение сельского хозяйства с использованием искусственного интеллекта для удовлетворения растущего мирового спроса на продовольствие

CropX — платформа сельскохозяйственной аналитики для управления фермерским хозяйствомдля управления фермерским хозяйством.

CropX — это компания сельскохозяйственной аналитики, которая занимается потребностью выращивать больше продукции с меньшими затратами, чтобы прокормить растущее население Земли. Компания специализируется на разработке решений для фермерских хозяйств и процессе принятия решений в сельском хозяйстве.

Компания CropX объединяет наборы данных, полученных над CropX объединяет наборы данных, полученных над поверхностью земли, и наборы данных, полученных в почве, собираемые в реальном времени оригинальными датчиками почвы собственной разработки.

Они передают собранные данные на платформу для интеграции с изображениями съемки, данными о погоде, картами рельефа и текстуры почвы, моделями рельефа и текстуры почвы, моделями сельскохозяйственных культур и многими другими наборами данных.

Затем данные анализируются с помощью алгоритмов на ИИ для предоставления общей картины и автоматизации с помощью приложения CropX. Имея с момента своего появления в 2017 году более 1200 платных клиентов и примерно 8500 установок, компания CropX продемонстрировала экономию воды более чем на 40% для разных видов сельскохозяйственных культур при увеличении урожайности на 10%.

FruitSpec — оценка урожая фруктов

Компания FruitSpec предлагает решение, предназначенное для точной оценки урожая фруктов в начале сезона. Решение компании основано на технологии гиперспектрального машинного зрения. Модули датчиков FruitSpec, установленные по бокам трактора, сканируют деревья, когда трактор движется вдоль рядов фруктового сада во время обычной работы.

Применяемая система компьютерного зрения автоматически подсчитывазрения автоматически подсчитывает и оценивает оличество и размер плодов. Затем заказчик — упаковочная компания — получает отчеты о точном урожае и распределении размеров плодов как на уровне отдельного дерева, так и для сканируемой площади в целом.

FruitSpec — часть холдинга Trendlines Agtech.

Сельскохозяйственные роботы для прополки и кошения

Если вы когда-либо ухаживали за личным садом, вы хорошо знаете, что работа по дому, такая как как кошение и борьба с сорняками, одновременно важна и сложна. Коммерческие земледельцы тоже это знают, но в массовом масштабе.

Даже когда возможен севооборот, многие крупные предприятия хотя бы частично полагаются на использование гербицидов. Но учитывая тот факт, что растения могут к средствам от сорняков, а потребители все больше не любят химически обработанные продукты, вряд ли это идеальное решение.

А кошение —— это трудоемкая обязанность это трудоемкая обязанность для больших участков. Вот почему роботы для борьбы с сорняками и косилки, продвинутым искусственным интеллектом, являются привлекательным вариантом.

Мировой опыт роботизации сельского хозяйства

Промышленные и сельскохозяйственные роботы

Международная федерация робототехники 28 октября 2021 года опубликовала отчёт , согласно которому в 2021 году установлен новый рекорд: на заводах по всему миру работает уже 3 млн. промышленных роботов, что на 10% больше, чем год назад.

Это был третий самый успешный год в истории мировой робототехники после 2018 и 2017 годов. По мнению экспертов федерации, установки роботов в 2021 году должны были вырасти еще на 13% до 435,000 единиц, что превысит абсолютный максимум 2018 года.

Крупнейшим в мире рынком промышленных роботов является Азия: там установлены 71% всех купленных в 2020 году роботов, из них большая часть приходится на Китай: 168 400 единиц, что на 20% больше, чем в прошлом году. Это максимальное значение, когда-либо зарегистрированное для одной страны. При этом всего в Китае работало уже 943 223 роботов, таким образом, отметка в 1 миллион была преодолена уже в 2021 году.

Вторым после Китая крупнейшим рынком промышленных роботов является Япония: продажи снизились на 23% в 2020 году, было установлено всего 38 653 роботов, однако ожидалось, что японский рынок робототехники вырастет на 7% в 2021 году и продолжит расти на 5% в 2022 году.

США являются крупнейшим пользователем промышленных роботов в Северной и Южной Америке и третьим в мире. Новые установки в Соединенных Штатах замедлились на 8% в 2020 году. Это был второй год спада после восьми лет роста. Но общие ожидания для североамериканского рынка очень позитивны. В настоящее время наблюдается возвращение промышленных робототехнических установок к докризисному уровню. Ожидается, что в 2021 году количество роботизированных установок вырастет на +17%.

Республика Корея стала четвертым по величине рынком роботов по объему ежегодных установок после Японии, Китая и США. При этом Корея занимает первое место в мире по уровню роботизации в электронике и автопроме —932 робота на 10 тыс чел. (для сравнения у Сингапура, который занимает второе место по этому показателю, всего 605 роботов на 10 тыс. человек, а у Японии —390).

Установки промышленных роботов в Европе сократились на 8% до 67 700 единиц в 2020 году. Это был второй год снижения после пика в 75 560 единиц в 2018 году. Спрос со стороны автомобильной промышленности снизился еще на 20%, в то время как спрос со стороны других отраслей промышленности в целом вырос на 14%. На Германию, которая входит в пятерку крупнейших рынков роботов в мире (Китай, Япония, США, Корея, Германия), приходится 33% от общего числа установок в Европе. За ней следует Италия с 13% и Франция с 8%.

Основными сферами, где применяются промышленные роботы, по-прежнему являются электронная промышленность и автомобилестроение. Ожидалось, что 2021 год будет очень успешным для робототехнических компаний и покажет уже около 13% роста, но в 2022 году рост ослабнет до 6%. Значимая для всей индустрии отметка в 500 000 единиц промышленных роботов, устанавливаемых в год по всему миру, будет достигнута уже в 2024 году.

Но роботизация промышленности не оказывает значимого влияния на выживаемость жителей планеты, а сельское хозяйство напрямую влияет на существование всего человечества ввиду того, что для биологической жизни людям, прежде всего, нужно употреблять в пищу продукцию сельского хозяйства.

Важная отличительная особенность сельскохозяйственных роботов от роботов, применяемых в других отраслях человеческой деятельности заключается, прежде всего, в целевом предназначении роботов.

Использование роботов в промышленности не зависит от климатических условий государств, где «трудятся» роботы, а цели сельскохозяйственных роботов связаны, прежде всего, с географическим расположением стран, обеспечивающим произрастание сельскохозяйственных культур, определяемых климатом стран, видами произрастаемых сельскохозяйственных культур в регионах, а также «пищевыми» традициями местного населения.

Именно эта специфика влечет большее функциональное разнообразие сельскохозяйственных роботов, в отличие от промышленных роботов. А большое разнообразие целей влечет большее количество конструктивных особенностей сельскохозяйственных роботов.

Именно из-за разнообразия климатических условий, на наш взгляд, невозможно создать единого «мирового» робота, способного решать все сельскохозяйственные задачи для любого государства мира.

Так как разные государства имеют различные научные, технологические и экономические возможности, то лидерство в производстве сельскохозяйственных роботов и их экспорте будут захватывать наиболееразвитые государства каждого большого климатического региона, причем, робототехническая продукция развитых государств будет распространяться, прежде всего, на менее развитые страны своего климатического региона.

Исходя из этого, в мире будут создаваться «региональные сверхдержавы» по производству специализированных в пищевых традициях местного населения сельскохозяйственных роботов. Наиболее сильная конкуренция в экспорте агропромышленных роботов будет наблюдаться между государствами Азии.

Роботы для сельского хозяйства на воде

По прогнозам ООН [Future technology: 22 ideas about to change our world https://www.sciencefocus.com/future-technology/future-technology-22-ideas-about-to-change-our-world/], при всех опасностях для человечества к 2050 году в мире будет на два миллиарда человек больше, что увеличит потребность в продуктах питания на 70%.

К тому времени 80% людей будут жить в городах, и большая часть еды, которую люди будут потреблять в городе, станет привозной. Таким образом, фермы, пришвартованные в море или на внутренних озерах, недалеко от городов, определенно уменьшат путь продовольствия до потребителя.

Но как будут работать фермы, расположенные на воде? Ниже приведем описание одного из проектов. Именно этот проект может стать актуальным для государств, расположенных в прибрежных морских зонах и ограниченных в земле, пригодной для сельского хозяйства. Проект архитектора Хавьера Понсе из Forward Thinking Architecture представляет собой трехуровневую конструкцию высотой 24 метра с солнечными батареями наверху для обеспечения энергией. На среднем ярусе на площади 51,000 м² выращиваются различные овощи, но вместо почвы для них используются питательные вещества из жидкости. Эти вещества попадают в нижний слой для кормления рыб, которые разводятся в замкнутом пространстве.

Одна умная – роботизированная – плавучая ферма размером 350×200 м будет производить около 8.1 тонны овощей и 1.7 тонны рыбы в год. Агрегаты спроектированы так, чтобы соединяться вместе, что удобно, поскольку нам понадобится много ферм: например, один только Дубай импортирует 11 000 тонн фруктов и овощей каждый день.

Вопросы использования прибрежной зоны для жизни государства также активно обсуждаются на научных семинарах и конференциях израильского Института интеграции и профессиональной адаптации (г. Нетания).

США

TerraSentia - робот-монитор

Компания EarthSense из штата Иллинойс совместно с Иллинойсским университетом в Урбане-Шампейне, получившие финансирование Министерства энергетики США, разработали агроробота под названием TerraSentia.

Применение роботов и искусственного интеллекта в сельском хозяйстве становится все более популярным. Новые беспилотные тракторы и агророботы способны заниматься посевом, а приложения для смартфонов помогают фермерам найти необходимую сельхозтехнику.

Цель работы TerraSentia заключается в “разработке нового поколения более урожайных и устойчивых сортов сельскохозяйственных культур”, – заявил Чинмай Соман, соучредитель и глава фирмы EarthSense.

По его словам, TerraSentia содействует повышению прибыльности фермерских хозяйств, выявляя проблемы и угрозы на ранних этапах – например, такие как наличие быстрорастущих и устойчивых к гербицидам сорняков.

Робот проезжает между рядами кукурузы в поле, собирая информацию о количестве растений, высоте и диаметре их стеблей. Затем робот осуществляет сбор и регистрацию данных с помощью сенсорных устройств, таких как видеокамеры, лазерные локаторы и глобальные системы позиционирования.

Эти данные отправляются фермерам, которые используют их в режиме реального времени для оптимизации роста культур. С помощью робота TerraSentia на данный момент успешно изучены данные о посевах кукурузы, сои, пшеницы, сорго и овощей, а также фруктовых и виноградных культур.

Отметим, что описанный выше проект может быть интересен не только в США, но и в других странах. Например, в Израиле, где самые высокие урожаи кукурузы.

Сборщик фруктов

В американском штате Айдахо профессор Дюк Буланон (Duke Bulanon) и его команда создают робота для сбора фруктов в садах . Робот OrBot вооружен роботизированной рукой, механизмом захвата, а также камерой и сенсором удаленности для обнаружения и распознавания фруктов на деревьях. После обнаружения фрукта управляющая система направляет роботизированный манипулятор для захвата плода и помещения его в контейнер.

«Это может действительно помочь нам во время сбора урожая. Я не думаю, что нам удастся избавиться от потребности в людях, но я вижу в этом способ пополнить наши бригады», — говорит Майкл Уильямсон, менеджерWilliamson Orchards, в садах которой проводят тестирование робота.

По словам одного из участников проекта робот собирает фрукты медленнее человека, однако в отличие от последнего машина способна работать сутки напролет. Это, по мнению создателей, позволиткомпенсировать нехватку рабочей силы в сельском хозяйстве, не забирая при этом у людей их рабочие места. Проект уже получил грант в размере 132 тыс. долл. от департамента сельского хозяйства штата Айдахо.

Робототехника предоставляет решение, повышая непрерывность и предсказуемость повседневных операций, сохраняя при этом затраты на том же или даже более низком уровне.

Tortuga AgTech

Tortuga AgTech предоставляет фермам роботов, которые автоматизируют такие задачи, как идентификация и сбор спелых фруктов. Компания заявляет, что ее решения могут помочь решить такие заявляет, что ее решения могут помочь решить такие проблемы, как нехватка рабочей силы и рост затрат, а также избежать любого ущерба, который быть нанесен человеческими руками в процессе сбора урожая.

По словам Тортуги, отряд автономных роботов может собирать фрукты с точностью до 98%, требуя только наблюдения одного человека.

Harvest Automation

Компания Harvest Automation, основанная бывшими сотрудниками изобретателей Roomba iRobot, выпустила свой первый продукт с учетом быстрорастущего рынка садоводства. Робот HV-100, основанный на поведении, выполняет важную, ноочень повторяющуюся и напряженную работу по размещению контейнерных культур и растений.

Тепличным растениям нужно пространство между ними, чтобы они росли густыми, пушистыми и упругими, но слишком много места означает, что упругими, но слишком много места означает, что квадратные метры не оптимизируются. HV-100 сконструирован так, чтобы продолжать работать даже при палящих температурах и в далеко не идеальной среде питомников, где выращивают декоративные среде питомников, где выращивают декоративные растения, а также специальные фрукты и овощи.

Harvest CROO

Harvest CROO — стартап в области робототехники, разработавший передового робота для сбора клубники. Он использует множество роботизированных компонентов, а не одну руку, чтобы схватить лист, собрать ягоды и упаковать их.

Компьютерное зрение помогает роботизированной системе Harvest CROO отличить спелые ягоды от неспелых перед сбором. И это быстро по сравнению с людьми-рабочими, якобы способными сорвать растение за восемь секунд и перейти к следующему за полторы.

FFRobotics

FFRobotics разрабатывает робота-уборщика фруктов для коммерческого рынка. Роботизированная ванная система компании использует компьютерное зрение система компании использует компьютерное зрение для определения спелых фруктов и имитирует движение руки человека при сборе яблок.

Согласно веб-сайту компании, робот-сборщик в 10 раз быстрее, чем сборщики урожая. Несмотря на то, что компания все еще находится в разработке, она получила финансирование от исследовательской программы Horizon Европейского Союза.

LaserWeeder от Carbon Robotics

LaserWeeder от Carbon Robotics использует искусственный интеллект и компьютерное зрение для орьбы с сорняками на специальных культурах. Косилки способны различать сельскохозяйственные культуры и сорняки, а затем использовать лазерную технологию для уничтожения сорняков, не нанося никакого ущерба посевам.

Компания заявляет, что ее технология может улучшить качество урожая, а также снизить затраты.

Новый автономный робот лазером убивает 100 000 сорняков в час. Это устройство, которое передвигается по сельскохозяйственным полям и убивает сорняки лазером. Для определения вредных растений оно использует камеры на основе искусственного интеллекта (ИИ).

Исследователи из США представили автономного сельскохозяйственного робота, который уничтожает 100 тыс. сорняков в час лазером. Исследователи также добавили, что с каждым годом уничтожать сорняки традиционным методом все сложнее —устойчивые к гербицидам сорта выживают, что вынуждает производителей выпускать все более мощные химикаты.

Это влияет на здоровье фермеров —такие химикаты, как глифосат вызывают рак, а паракват — болезнь Паркинсона. Химикаты также оказывают серьезное влияние на здоровье почвы.

Новую технологию собрали в устройстве, которое весит почти 4535 килограмм. На нее установили 150-ваттные лазеры, которые обычно используют для резки металла, они могут стрелять 20 раз в секунду. Устройство работает с помощью 12 камер высокого разрешения, подключенных к системам искусственного интеллекта. Они могут отделять полезные растения от сорняков.

Laserweeder управляет собой с помощью компьютерного зрения, находя борозды на полях, определяя местоположение с помощью GPS и обнаруживая препятствия с помощью LIDAR. Она движется со скоростью 8 км/ч и может очистить 60 тыс. м² за день.

Для перемещения между полями или выполнения сложных действий устройству потребуется вмешательство человека. Фермеры могут установить геозону с GPS-координатами, за пределы которой машина не будет выезжать. Робот также работает в течение всей ночи — для этого он использует мощные лампы, которые позволяют определять сорняки даже ночью.

Scythe Robotics

Scythe Robotics производит автономные электрические косилки, чтобы обеспечить эффективное и устойчивое содержание собственности. Газонокосилка M.52 компании оснащена дюжиной датчиков, обеспечивающих 360-градусное восприятие, а также передовым искусственным интеллектом, позволяющим машине преодолевать препятствия.

Nexus Robotics

Компания Nexus Robotics создала автономного робота для выдергивания сорняков, получившего название R2Weed2 (да, вы правильно прочитали), который использует искусственный интеллект для сорняков и сельскохозяйственных культур, которые сначала сначала удалялись, а затем усваивались растениями.

Во время работы R2 также собирает данные, которые нужны фермерам для анализа окружающей среды и наблюдения за ней.

Великобритания

В Великобритании уже используются роботы в сельском хозяйстве. Например, компания Small Robot Company разработала роботов-садовников, которые могут заменить тракторы и химические удобрения на полях1. Также в Великобритании используются роботы-пастухи для контроля за стадами овец.

Сбор урожая салата остается упорно устойчивым к роботам благодаря хрупкому характеру растения и непосредственной близости к земле.

Но исследователи из Кембриджского университета исследователи совершили прорыв с «Вегеботом», еще одним прототипом компьютерного зрения.

Вот как это работает: одна камера сканирует листья салата и сигнализирует о сборе урожая. Затем вторая камера (расположенная рядом с лезвием) направляет кирку, не раздавливая растение. Тем временем алгоритм машинного обучения «учит» робота избегать незрелого или больного салата.

Евросоюз

Фермеры в Европе быстро используют сельскохозяйственных роботов для сбора данных с воздуха, картирования полей, внесения удобрений и орошения, межкультурных операций и мониторинга окружающей среды. Рынок сельскохозяйственных роботов в Европе в основном определяется несколькими инициативами Европейского союза по использованию дронов в сельском хозяйстве.

Есть также несколько европейских агротехнических стартапов, которые используют роботов для выращивания продуктов питания, таких как LettUs Grow (Бристоль), BoMill (Швеция), Naïo Technologies (Франция), Faromatics (Испания), Sabi Agri (Франция), VitiBot ( Франция), Авулар (Нидерланды) и др.

Также в Швейцарии работает компания EcoRobotix.

Нидерланды

Голландская компания Priva представила Kompano, робота, который может безопасно и независимо перемещаться по теплице, работая вместе с другими сотрудниками.

Компания стремится произвести революцию на рынке садоводства с помощью полностью автономного робота для удаления листьев. Kompano —это робот с батарейным питанием, который может работать круглосуточно и без выходных, разработан для удаления листьев с томатов в теплицах.

Автоматизированный робот-фермер Kompano может работать 24 часа в сутки, 7 дней в неделю, без выходных и больничных. Обработка урожая — важная часть повседневной работы в теплицах. Но квалифицированного персонала становится все меньше, в то время как спрос на продукты питания продолжает расти.

Kompano оснащен батареей ёмкостью 5 кВт/ч, весит 425 кг, имеет длину 191 см, ширину 88 см и высоту 180 см. Его запатентованный рабочий орган и интеллектуальные алгоритмы гарантируют эффективность более 85% на площади 1 гектар.

Робот легко управляется с помощью смарт-устройства и регулируется для предпочтений и потребностей пользователей. По заявлению компании, это первый робот в мире, который предоставляет пользователям экономически выгодную альтернативу для удаления листьев томатов вручную. Автономная машина для удаления листьев помидоров упрощает для фермеров управление своими рабочими.

Франция

Во Франции также используются роботы в сельском хозяйстве. Например, существует робот-сборщик фруктов.

Компания Naïo Technologies

Компания Naio Technologies разработала трех разных роботов, которые будут помогать фермерам в рыхлении полей до прополки овощных полей и виноградников. Одним из примечательных примеров является партнерство компании с Château Mouton-Rothschild для привлечения Теда, робота-уничтожителя сорняков, разработанного компанией для работы на виноградниках.

Электрический и имеющий форму перевернутой буквы U, долгоживущий Тед одновременно переперекатывается по ряду виноградных лоз и вокруг него, используя спутниковую навигацию RTK, чтобы оставаться на курсе, а дроны наносят на карту первоначальный участок земли, который исследует Тед.

Стандартные лезвия и пальцевые прополочные устройства проходят вустройства проходят вдоль основания, удаляя нежелательные сорняки с лоз и, следовательно, уменьшая потребность в гербицидах.

Роботы в сельском хозяйстве стран Скандинавии

В Скандинавии продолжаются исследования по поддержке фоновых систем и возможности использования автономной техники в сельском хозяйстве.

Роботы и роботизированные системы будут помогать фермерам в выполнении сельскохозяйственных задач и помогут им работать оптимально и ответственно.

Китай

Китай является крупнейшим в мире рынком сельскохозяйственных роботов. Страна вкладывает значительные средства в автоматизацию сельского хозяйства и разрабатывает роботов для различных сельскохозяйственных приложений, таких как сбор урожая, посадка и опрыскивание.

Япония

Сельскохозяйственному сектору Японии необходимо поддерживать и развивать нынешний высококачественный имидж японской сельскохозяйственной продукции, а также внедрять биологические технологии, знания в области генома и рентабельное сельское хозяйство.

Некоторые разработки уже производятся (см. выше).

Южная Корея

В Южной Корее самая высокая в мире плотность роботов в обрабатывающей промышленности: 932 робота на 10,000 сотрудников. Там рынок сервисных роботов также расширяется и диверсифицируется в областях приготовления пищи, обслуживания, доставки, здравоохранения, безопасности, архитектуры и даже национальной обороны.

В астениеводстве, животноводстве и рыболовстве роботы и ИИ используются в Южной Корее для сокращения человеческого труда.

Компания Nissan разработала робота-утку, который может помочь японским фермерам, выращивающим рис, очищать рисовые поля от сорняков. Робот Aigamo назван в честь породы уток, используемых в современной версии этой древней практики.

Австралия и Новая Зеландия

Роботы используются для коммерческой обработки более 405,000 гектаров австралийских сельскохозяйственных угодий, и производители видят в них ответ на нехватку рабочей силы. Роботы могут быть запрограммированы на более эффективное измельчение и распыление гербицидов.

Инвестируя в роботов, производители видят преимущества для окружающей среды и производительности.

Стартап из Квинсленда, производящий сельскохозяйственных роботов, получил дополнительное финансирование, что позволило ему конкурировать с мировыми машиностроительными гигантами. Его агророботы уже работают в садах, на хлопковых и зерновых полях, а также на ферме по выращиванию дерна.

Хлопковод, использующий технологию опрыскивания, говорит, что она более эффективна и экологична.

Роботы и искусственный интеллект заменят рабочих на первой полностью автоматизированной ферме в Австралии, стоимость создания которой составила $20 миллионов. Глобальная цифровая ферма будет построена в агропарке Чарльза Стерта в университетском городке Вагга-Вагга.

Индия

Сельскохозяйственные роботы автоматизируют медленные, повторяющиеся и скучные задачи фермеров, позволяя им больше сосредоточиться на повышении общей производительности труда. Некоторые из наиболее распространенных роботов в сельскохозяйственном секторе используются для сбора и сбора урожая, борьбы с сорняками, автономного скашивания, обрезки, посева, опрыскивания и прореживания.

Подробнее об этом можно прочитать на этой странице: Robotic Farming- The Upcoming Revolution In The Agriculture Sector Там описаны следующие приложения — и предполагаемые приложения — для роботов в сельском хозяйстве: GPS-совместимые, телеуправляемые и автономные тракторы и комбайны.

Пакистан

В Пакистане была разработана масштабируемая методология уборки пшеницы, использующая недорогие полуавтономные сельскохозяйственные роботы.

В стране обсуждаются перспективы сельскохозяйственной робототехники, обсуждаются её вероятные последствия и рассматриваются этические и политические вопросы, которые она может поднять. Подробнее об этом можно прочитать на этой странице: Robots in agriculture: prospects, impacts, ethics, and policy Robert Sparrow & Mark Howard (Роботы в сельском хозяйстве: перспективы, последствия, этика и политика).

Индонезия

Цифровая трансформация сельского хозяйства начинается в Индонезии. Там внедряются роботизированные теплицы.

Сельскохозяйственные роботы и Россия

В исследованиях Минкомсвязи России названы самые перспективные сферы для применения робототехники. Среди них –сельское хозяйство. Роботы для сельского хозяйства набирают популярность в последние годы, заявляют эксперты. Повышенный интерес к этой сфере они связывают с повышением уровня доступности технологий, расширением областей применения роботов, технологическим прорывом в области развития беспилотных технологий.

«По мере того, как цена на робототехническое решение становится ниже, все большее количество компаний используют роботов для автоматизации процессов. За последние годы разработаны решения для сельского хозяйства (вспашка, сев, мониторинг), животноводства (дойка, чистка помещений), садоводства (сбор фруктов, удобрение, пробы почвы), которые доказали свою эффективность. На рынке появились автономные тракторы и комбайны от производителей по всему миру (Россия, США, Нидерланды, Индия, Япония)», – обращают внимание авторы исследования.

По их данным, мировой рынок роботов для сельского хозяйства вырос на 30% в 2018 году по сравнению с уровнем предыдущего года. «Объем рынка составил $2.4 млн. В 2019 году объем мирового рынка сельскохозяйственных роботов увеличился вдвое по сравнению с уровнем 2018 года. Рост рынка в 2020-2022 годах оценивается в 50% ежегодно», – добавляют аналитики.

В настоящее время в РФ существует сайт, описывающий и рекламирующий сельскохозяйственных роботов Robogeek.ru.

Заключение

Таким образом, направления развития агропромышленных роботов в государствах напрямую зависит от климатической принадлежности этих государств; наиболее вероятно создание в будущем региональных климатических центров производства сельскохозяйственных роботов, экспортирующих агропромышленных роботов внутри своих регионов; следует ожидать, что лидерство в производстве агропромышленных роботов будет и в дальнейшем принадлежать густонаселенным экономически развитым государствам.

См. также

• Александр Забутый●●Использование дронов в опылении
• Александр_Забутый●●Израильский_опыт_выращивания_рыбы
• Александр Забутый●●Птицеводство Израиля
• Александр Забутый●●Козоводство Израиля
• Александр Забутый●●Искусственное осеменение скота и птицы в Израиле
• Александр Забутый●●Где , как и чему обучают специалистов сельского хозяйства в Израиле
• Александр Забутый●●Познакомьтесь с одним из мировых лидеров производства молока
• Александр Забутый●●Сельское хозяйство Израиля
• Александр Забутый●●Биомедицина Израиля

Источники

• Agriculture and Field Robots — CEAR Lab (Technion)
• Design of an autonomous agricultural robot Yael Edan Department of Industrial Engineering and Management Ben-Gurion University
• IOP Conference Series: Materials Science and Engineering — Agricultural robot designed for seeding mechanism
• 03/03/2022|Networks & Platforms|5G Technology 5G in agriculture: How smart farming is transforming the oldest industryHuman-robot collaboration for agricultural Robot guidance
• World Robotics 2021
• https://www.parvalux.com/search/brx42/ How Robots are used in Agriculture
• IOP Conference Series: Materials Science and Engineering — Agricultural robot for small farms
• Farm robot — All the agricultural manufacturers — AgriExpo
• Robots in Agriculture and Farming Cyber-Weld • May 26, 2022
• Farming robot — FARMIONIC
• La Misión Comercial de Israel en Chile — El futuro de la agricultura
• How 5G will change the future of farming By Nell Lewis, Max Burnell and Angelica Pursley, CNN Business April 2, 2019
• Israeli startup develops first AI robot for picking tomatoes — SHARON WROBEL Times of Israel 2 February 2023
• 16 Agricultural Robots and Farm Robots You Should Know
• Responsible artificial intelligence in agriculture requires systemic understanding of risks and externalities Asaf Tzachor, Medha Devare, Brian King, Shahar Avin & Seán Ó hÉigeartaigh
• Использование ИИ в сельском хозяйстве может принести новые риски
• Наш обзор. Будущее сельского хозяйства создается в Израиле.
• Израильский стартап разработал первого робота с ИИ для сбора помидоров 2.02.2023
• Огород для робота: как автоматизированные городские фермы будут кормить человечество Сергей Цехмистренко Сноб.ру 10 ДЕКАБРЯ 2021 г.
• Сельское хозяйство и беспилотники Алексей Бойко — RoboTrends.ru
• Роботизированное сельское хозяйство: израильские автономные дроны заменят сборщиков фруктов Анатолий Шуклецов express-novosti.ru 2 февраля 2022
• ИИ снова в деле. Tevel Aerobotics представляет прорывное решение: автономные дроны для эффективного сбора фруктов
• Израильская компания разработала автономные дроны для сбора фруктов
• Будущее наступило: рой дронов с ИИ собирает спелые яблоки с помощью присосок 06.07.2023
• В Австралии создали робота для прополки полей
• 12 революционных роботов в сельском хозяйстве
• ТОП новых сельскохозяйственных роботов 2020 года Анатолий ЛУКИН, «ГлавПахарь» 04.02.2021
• ТОП новых сельскохозяйственных роботов 2021 года, часть 1 23.02.2022
• Rosphere — робот-хомячок в помощь сельскому хозяйству
• Новый робот-фермер займётся прополкой сорняков и выпасом овец
• 2021: Анонс Weeder — сельскохозяйственного робота, уничтожающего сорняки лазером
• В США разработан сельскохозяйственный робот, который будет опылять растения на закрытых фермах
• Роботы-фермеры стали реальностью
• Сельскохозяйственный робот Hyacinth — КАБАРДИНО-БАЛКАРСКИЙ НАУЧНЫЙ ЦЕНТР РАН
• Кавказские ученые разработали роботов-помощников для аграриев
• Сбор урожая и бабл-чай: каких роботов показали на выставке в Лас-Вегасе
• Revolute Robotics представила робота в сферическом каркасе. Он может ездить и летать
• ПРОДУКЦИЯ XAG
• Александр Забутый Использование дронов в опылении
• Израильские роботы на марше НАУКА И ЖИЗНЬ ИЗРАИЛЯ 15/01/2019
• Сельское хозяйство Израиля . Обзор
• Дроны в Израиле: новые возможности
• Инновации: в Израиле начали применять дроны при выпасе скота
• Теперь дроны будут собирать урожай фруктов
• Израильский «аэромул» превратили в сельскохозяйственный дрон
• Использование дронов в опылении растений и лесов
• Познакомьтесь с одним из мировых лидеров производства молока
• Роботы в сельском хозяйстве: фермеров заменят беспилотники