Пчелы-роботы опыляют цветы, а Panasonic собирает помидоры. Куда идет роботизация теплиц

Работа для роботов

Развитие робототехники и искусственного интеллекта идет семимильными шагами, и сегодня умные машины легко справляются с теми задачами, которые совсем недавно были им не под силу и считались прерогативой людей.

Выращивание рассады и саженцев

В питомниках закрытого грунта, где из семян выращивают овощные и цветочные культуры для последующей пересадки в открытый грунт или другие теплицы, а также саженцы деревьев и кустарников для озеленения и ландшафтного дизайна, выполняется большое количество монотонного труда, с которым отлично справляются роботы.

Примером может служить разработка голландской компании HETO Agrotechnics под названием Potting-robot (что переводится приблизительно как «горшечный робот»). Основная задача данной машины заключается в том, чтобы взять некоторое количество горшков и переместить их на новое место, например, на конвейер, в зону погрузки или пересадки. Несмотря на простоту выполняемых функций, Potting-robot существенно облегчает труд людей и экономит время.

Для этих же целей предназначен компактный робот HV-100, разработанный американской компанией Harvest Automation. Небольшие размеры и высокая маневренность делают его идеальным для использования в условиях закрытого грунта. Итоговый результат применения такого робота – уменьшение численности персонала, сокращение издержек производства, повышение производительности.

Посев семян

Традиционные способы заделывания семян в почву малоэффективны, сопряжены со значительными трудозатратами и перерасходом посевного материала. Решить все эти проблемы можно за счет использования систем так называемого автономного точного посева.

Одним из примеров является система Xaver, разработанная немецкой компанией Fendt. Она включает в себя несколько компактных роботов, выполняющих скоординированные действия, спутниковую навигацию и облачную платформу. Система позволяет подбирать оптимальное положение и глубину заделывания семян в соответствии со структурой и свойствами почвы, а впоследствии осуществлять индивидуальный уход за каждым растением.

Прореживание всходов

Технология выращивания некоторых овощных культур, в частности салата, требует прореживания всходов для получения более мощных растений с лучшим товарным видом. Использование меньшего количества семян и более редкого (точечного) посева не всегда целесообразно, поскольку это может привести к неравномерному распределению растений и простаиванию площади в связи с тем, что не все семена взойдут. Ручное прореживание является невероятно трудоемким, требует привлечения большого количества работников, поэтому использование роботизированной техники для подобных операций особенно актуально.

На рынке представлены решения для данной сферы от нескольких компаний, в частности американских Vision Robotics и Agmechtronix. Их роботизированные установки имеют схожий принцип работы, основанный на идентификации при помощи камер нежелательных растений и устранении их при помощи точечного распыления гербицидов. Такой подход оказывается в разы эффективнее ручного труда: одна машина способна за несколько часов выполнить такой объем работы, на который у группы из 10-15 человек уходит целый день.

Опыление

Ученые всего мира бьют тревогу в связи с резким сокращением популяции пчел, от которых зависит не только урожайность, но и само существование значительной части цветочных растений. В связи с этим у ряда разработчиков появилась идея создать роботизированную пчелу, которая бы смогла летать от цветка к цветку, перенося пыльцу и осуществляя опыление. Для тепличного хозяйства появление искусственных насекомых актуально в связи с тем, что избавляет от необходимости дополнительных финансовых и трудозатрат на содержание ульев, исключает укусы людей, а также гибель пчел из-за воздействия химикатов.

Пока что полностью готового к эксплуатации робота-опылителя нет ни у кого, однако в этом направлении работает целый ряд организаций и учреждений: Гарвардский университет с проектом RoboBees, Варшавский технологический университет с творением под названием B-Droid, Делфтский технический университет в Голландии и даже американский гигант розничной торговли Wallmart. Учитывая такой интерес к данному вопросу, вполне вероятно, что уже в ближайшем будущем искусственные пчелы, опыляющие огурцы или клубнику, станут реальностью.

Полив

В теплицах уже не одно десятилетие используются всевозможные автоматизированные системы полива, однако разработчики непрерывно продолжают их совершенствовать, стараясь добиться того, чтобы вода расходовалась более экономно, а каждое растение получало необходимое конкретно ему количество влаги.

Одной из новинок в данной сфере является система RAPID, над которой трудились ученые Калифорнийского университета во главе с профессором Стефано Карпиным. Она состоит из оросительных линий с пластиковыми датчиками, устанавливаемыми возле каждого растения. Сигналы от этих датчиков, оповещающие об изменении уровня потребляемой влаги, поступают на портативные устройства, закрепленные на мобильных роботах, которые анализируют ситуацию и дают команду для направления в конкретную точку определенного количества воды.

Удаление сорняков

Прополка всегда требует привлечения большого количества работников и занимает много времени, поэтому поиск альтернативных методов борьбы с сорняками ведется постоянно. Свое решение проблемы предложила швейцарская компания ecoRobotix, создавшая робота, который при помощи камер обнаруживает нежелательные растения и производит точечное впрыскивание гербицида. Такой подход значительно эффективнее ручной прополки, но при этом требует в разы меньше химикатов, чем используемая на сегодня обычная техника для обработки против сорняков.

Сбор урожая

По подсчетам, на уборку созревших плодов уходит примерно 1/5 всего времени, затрачиваемого на работу в теплицах. Автоматизация данного процесса обеспечит существенное уменьшение использования живого труда и ощутимое сокращение издержек. Долгое время разработчикам не удавалось научить машины точно распознавать созревшие плоды и аккуратно их срывать, однако современные роботы это уже умеют.

Наиболее продвинутой и совершенной является творение инженеров японской компании Panasonic, предназначенное для сборки томатов. Их робот, наделенный искусственным интеллектом, точно распознает помидор, даже если он частично закрыт листом или стеблем, и определяет уровень его спелости, после чего, если плод соответствует заданным параметрам, аккуратно его срывает. В отличие от людей, субъективно оценивающих спелость томата, машина собирает только тот урожай, который отвечает необходимым требованиям.

Роботизация закрытого грунта в России: станем ли мы Голландией?

Строительство и последующая эксплуатация теплиц в нашей стране – удовольствие не из дешевых и быстрого выхода на точку безубыточности не гарантирующее. В условиях высокой себестоимости продукции, которой из-за этого сложно конкурировать с импортом, многим аграриям приходится думать об элементарном выживании, а не о введении робототехники в своих хозяйствах. Добиться помощи от государства также крайне непросто, и удается это буквально единицам.

Еще одной проблемой, стоящей на пути роботизации тепличного хозяйства в России, является отсутствие квалифицированных специалистов для обслуживания высокотехнологичного оборудования. Непродуманное и неподготовленное внедрение инноваций – это выброшенные на ветер деньги. Нередко случается так, что собственник, купивший какого-то дорогостоящего робота, спустя некоторое время вынужден от него отказываться, поскольку его использование, с учетом привлечения высокооплачиваемых специалистов для обслуживания, в итоге обходится значительно дороже, чем содержание простых сотрудников, способных выполнять значительно больше функций, чем машина, наделенная искусственным интеллектом.

Однако не все так печально, определенные подвижки в сфере роботизации тепличного хозяйства в России все же есть. К примеру, аграрии, специализирующиеся на выращивании цветов в закрытом грунте, активно перенимают технологии, используемые голландскими коллегами. В теплицах таких хозяйств создается уникальный микроклимат, автоматически поддерживаемый благодаря взаимодействию различных систем, реагирующих на изменение уровня влажности или освещенности. Также в ближайшее время планируется внедрение в России японского опыта по созданию вертикальных городских теплиц, позволяющих выращивать овощи в условиях мегаполисов. Соответствующее соглашение между корпорацией Panasonic и МГУ им. М. В. Ломоносова уже подписано.

Тотальная роботизация тепличного хозяйства, как и всего аграрного сектора, – неизбежная перспектива одного-двух десятилетий. В России существует ряд сложностей с внедрением высоких технологий в данной сфере, обусловленных как объективными, так и субъективными факторами, и для того, чтобы не оказаться в числе безнадежно отставших, отечественным аграриям и чиновникам необходимо уже сейчас искать пути их преодоления.