От высокотехнологичных теплиц до облачного посева (клауд-посев) - вот как сельскохозяйственные роботы помогают фермерам восполнить нехватку рабочей силы - и наши полки в супермаркетах.
«Высокотехнологичное сельское хозяйство» - это не оксюморон. Современное сельское хозяйство скорее будет напоминать Кремниевую долину, чем американскую готику, с приложениями, контролирующими орошение, системами GPS, управляющими тракторами, и ушными бирками с RFID-чипами, которые контролируют домашний скот.
И робототехника становится все более важной частью этой технологической стабильности.
Сельские дроны, машинизированные теплицы, урбанистический огород, андроидная прополка
Роботы собирают яблоки, собирают клубнику, собирают салат и убирают сорняки. Дроны собирают аэрофотоснимки, которые помогают фермерам быстро оценить состояние урожая. Роботизированные теплицы вырастают за тысячи миль от традиционных сельскохозяйственных угодий, выращивая овощи на задворках городских рынков с высоким потреблением.
Все это происходит в то время, когда производители сталкиваются с дорогостоящей и длительной нехваткой рабочей силы, и - учитывая, что население мира, как ожидается, вырастет с 7,7 миллиардов до 9,7 миллиардов всего за 30 лет, спрос на продукты питания готов значительно вырасти.
Вот как роботы могут помочь решить некоторые из этих проблем.
ЖАТВЕННАЯ РОБОТОТЕХНИКА
На первый взгляд, уборка урожая созрела для автоматизации. Это физически утомительно и требует большого количества повторяющихся действий - именно такой труд часто наиболее эффективно используется в революции роботов. Но это не всегда так.
Сбор урожая требует также ловкости рук и деликатного прикосновения. Многие фрукты легко повреждаются на жаре, а листовые овощи легко рвутся. И большинство роботов просто недостаточно продвинуты, чтобы справиться с таким уровнем точности. Помните, не так давно робототехники наконец-то получили ультрасовременного бота для ловли мяча - достаточно простого для людей, а тем более для роботов.
Но агротехнические компании в частном секторе и отделы робототехники в академических кругах продолжают свои усилия, чтобы преодолеть это препятствие.
Стартап "Harvest CROO"
Гэри Вишнацки открыто говорит о трудностях, с которыми, по его словам, фермеры столкнулись за последние несколько лет. Владелец поставщика ягод Wish Farms сказал в апреле New Yorker, что полагается на рабочих, нанятых по дорогостоящим программам временной визы. Среди причин нехватки рабочей силы в Америке статья называет подавленную иммиграцию и снижение аппетита среди низкоквалифицированных домашних работников к изнурительной работе по сбору клубники. Он утверждает, что стремление Вишнацки к автоматизации заключается не в сокращении рабочих мест на фермах, а в удовлетворении запросов потребителей, которые привыкли ожидать свежей клубники даже в разгар зимы.
Он делает это как соучредитель "Harvest CROO", стартапа, который разработал передового робота для сбора клубники под названием Berry 5. В нем используются различные роботизированные компоненты, а не одна рука, чтобы хватать лист, собирать ягоды и упаковывать их. Компьютерное зрение помогает Berry 5 отличать спелые ягоды от незрелых перед сбором. И это быстро по сравнению с рабочими, которые якобы могут собрать растение за восемь секунд и перейти к следующему за полторы секунды.
Berry 5, созданная на миллионы долларов инвестиций других производителей ягод, в настоящее время пробует работать на полях Флориды. Сообщается, что компания надеется коммерциализировать его до конца 2019 года.
КЕМБРИДЖСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Салат резистентен к роботической жатве благодаря хрупкой природе растения и близости к земле. Но исследователи из Кембриджского университета совершили прорыв, создав так называемый «Vegebot», еще один прототип на базе компьютерного зрения.
Вот как это работает: одна камера сканирует салат и показывает большой палец вверх или вниз для сбора урожая. Вторая камера (расположенная рядом с лезвием) затем направляет подборщик, не разрушая растения. Между тем, алгоритм машинного обучения «учит» робота избегать незрелого или больного салата.
Vegebot вряд ли работает со скоростью или навыками человеческих рук, но серия тестовых запусков якобы установила доказательный успех, что также является хорошим предзнаменованием для других наземных фруктов, овощей и зерновых.
«Все поля разные, каждый салат особеный. Но если мы сможем заставить роботизированный комбайн работать с салатом айсберг, мы также сможем заставить его работать со многими другими культурами », - сказал Саймон Биррелл из Департамента инженерии Кембриджа в пресс-релизе.
В то время как масштабируемый промышленный комбайн для уборки салата остается неуловимым, усилия по его производству возросли. Например, в 2017 году John Deere приобрела компанию-первопроходца CV agtech Blue River Technology, которая добилась заметных успехов в робототехнике, ориентированной на салат.
ИЗОБИЛИЕ РОБОТОВ
Вакуумный робот-пылесос от Abundant Robotics может поначалу показаться грубым и неточным по сравнению с усовершенствованным Vegebot из Кембриджа, но странный внешний вид этого устройства - он напоминает прикрепленную к трактору всасывающую трубку - противоречит некоторым передовым технологиям.
Используя сложное компьютерное зрение, робот заглатывает зрелые яблоки и обходит своих незрелых собратьев. Он также открыт для помощи фермерам в том, что, как отмечает Wired, его алгоритм может быть обновлен на основе отзывов, полученных от экспертов по оценке спелости.
При автоматическом сборе яблок возникают проблемы, схожие с проблемами при сборе салата и клубники. По словам генерального директора Abundant Дэна Стира, «это требует одновременного решения ряда сложных технических проблем, от визуальной идентификации плодов, собираемых для сбора урожая, и физического манипулирования ими, чтобы собрать их без синяков, до безопасной навигации по самому саду».
В марте этого года сборщик яблок совершил свой первый коммерческий рейс на поле новозеландского производителя фруктов T&G Global.
АВТОМАТИЗАЦИЯ ЖАТВЫ
Все эти очаровательные декоративные травы, цветы и кустарники в вашем местном садовом центре - это большой бизнес. Рынок коммерческих теплиц в ближайшие четыре года должен превратиться в отрасль с оборотом в 38 миллиардов долларов, и производители все чаще используют роботов, чтобы удовлетворить высокий спрос на рабочую силу.
Компания Harvest Automation, основанная бывшими сотрудниками компании iRobot, изобретателей Roomba, создала свой первый продукт для этого быстрорастущего рынка. Робот HV-100, имеющий поведенческую основу, выполняет важную, но очень повторяющуюся и напряженную работу по размещению контейнерных культур и растений. (Тепличным растениям необходимо пространство между ними, чтобы они вырастали густыми и эластичными, но слишком большое пространство означает, что площадь не оптимизирована). HV-100 рассчитан на работу даже при очень низких температурах и в неиспорченной среде рассадников, выращивающих декоративные растения, а также специальные фрукты и овощи.
РОБОТЫ ДЛЯ ПРОПОЛКИ
Если вы когда-либо ухаживали за личным садом, вы хорошо знаете, что борьба с сорняками важна и трудна. Коммерческие агрономы тоже это знают, но в больших масштабах. Даже когда севооборот возможен, многие крупные предприятия хотя бы частично полагаются на использование гербицидов. Но учитывая тот факт, что растения могут стать резистентными к убийцам сорняков, а потребители все больше и больше не любят химически обработанную пищу, это вряд ли идеальное решение. Вот почему роботы для борьбы с сорняками, в том числе те, которые включают передовой искусственный интеллект, который помогает различать посевы и сорняки, являются привлекательным вариантом.
NAIO-Технологии
Как он использует фермерских и сельскохозяйственных роботов: один из выдающихся производителей вина в Старом Свете, Château Mouton-Rothschild - это новый мир, когда дело касается ухода за виноградниками. Знаменитое поместье входит в число нескольких виноделов, которые заключили партнерские отношения с Naio Technologies, чтобы привлечь Теда, робота-убийцу сорняков, созданного специально для виноградной лозы.
Электрический и имеющий форму перевернутой буквы U, долгоиграющий Ted одновременно перекатывается через ряды виноградных лоз, используя спутниковую навигацию RTK, чтобы оставаться на курсе. (Дрон наносит на карту начальный участок земли, который исследует Тед) Стандартные лопасти и пальчиковые культиваторы проходят вдоль основания, удаляя нежелательные сорняки с лоз и, следовательно, уменьшая потребность в гербицидах. Роботы-кузены Теда - робот-прополка Оз и овощной робот Дино.
Нексус-роботы
Лоскутный стартап из Новой Шотландии сыграл Дэвида с Голиафами в рамках одной из самых престижных программ Северной Америки по робототехнике на прошлогоднем соревновании агроботов Weed and Feed. Самая высокая награда компании - автономный робот для выдергивания сорняков, получивший название R2Weed2 (да, вы все правильно прочитали), использует искусственный интеллект для различения сорняков и сельскохозяйственных культур, так что первые убираются, а вторые остаются расти. В процессе работы R2 также собирает данные, которые помогают фермерам в анализе почвы и мониторинге окружающей среды. Как сообщается, коммерческая версия будет доступна позже в этом году.
РОБОТИЧЕСКИЕ ТЕПЛИЦЫ / РОБОТНОЕ ФЕРМЕРСТВО
Вместо того, чтобы использовать роботов в поле, одним из следующих значительных достижений в автоматизации сельского хозяйства станет привнесение поля в робототехнику.
Ниже представлены два хорошо финансируемых прибрежных стартапа - один на западе, один на востоке, - которые помогают, ммм, посеять семена для будущего роботизированных теплиц. Не все можно выращивать таким образом, но для некоторых культур улучшения заметны. Обе эти компании обещают резкое сокращение количества используемой воды (на 90–95 процентов) для получения эквивалентной урожайности, и обе имеют контролируемую среду в помещениях, которая устраняет необходимость в пестицидах. Вот как они это делают.
ЖЕЛЕЗНЫЙ БЫК
Внутри того, что компания описывает как «первую в мире автономную ферму», на пространстве площадью 8000 квадратных футов, которое больше напоминает исследовательскую лабораторию, чем поле фермы, два подключенных к облаку робота наблюдают за ростом листовой зелени (салат ромэн и масличный, бок-чой, капуста, руккола) и травы (базилик, кинза, чеснок, щавель, петрушка), выращенные внутри тяжелых гидропонных стручков. Используя компьютерное зрение и датчики в качестве «глаз», один робот выполняет тяжелую работу, транспортируя капсулы по всему объекту; второй анализирует и выбирает отдельные растения.
Все это происходит под высокоэффективным светодиодным освещением и под бдительным взором нескольких десятков роботов и ученых-растений. Компания, поддерживаемая Y Combinator и основанная двумя выпускниками Willow Garage, утверждает, что на небольшом пространстве можно получить столько же, сколько на традиционной ферме в один акр.
Iron Ox начал производство в октябре прошлого года в своем тепличном помещении, а несколько месяцев спустя начало продажи в своем первом партнерском магазине, на рынке в его родном городе Сан-Карлос. Долгосрочная цель состоит в том, чтобы создать дополнительные фермы рядом с другими районами с высоким спросом, что позволит сократить длительные транспортные расходы, возникающие при изолированном выращивании только в нескольких регионах страны.
ХУТОРСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
В отличие от больших низкопрофильных чанов, в которых выращивают урожай в Iron Ox, Bowery Farming укладывает слои лотков, каждый из которых заполнен зеленью, в традиционном формате вертикального земледелия внутри своего выращивания в Карни, штат Нью-Джерси. Космос.
Но он также использует робототехнику, искусственный интеллект и светодиоды для выращивания листовой зелени и трав с той же конечной целью: решение проблем, связанных с нехваткой рабочей силы, демографическим ростом и централизованным сельским хозяйством.
Здесь 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 присматривать за урожаем.
Компания, получившая инвестиционный капитал от таких знаменитостей, как шеф-повар Том Коликкио и генеральный директор Uber Дара Хосровшахи, продает зелень и травы на рынках Whole Foods, Foragers и Westside Market. В районе метро Нью-Йорка они также доступны через Peapod, Jet.com, Amazon и в двух элитных ресторанах Colicchio.