Этот рой роботов может предвещать свободную от химических веществ пищевую революцию.
Это статья о американском фермере, который использует роботы в сельском хозяйстве.
Флот Greenfield Robotics weedbots готов и ждет бета-тестовых испытаний.
Ферму Клинта Брауэра за пределами Чейни, штат Канзас, можно было бы назвать фермой старого Макдональда плюс роботы. Наряду с 5500 квадратными футами овощеводческих теплиц, классами, обучающими местные семьи выращивать пищу, стадом из 105 овец и Уорреном Джи-поедающей бананы ламой, названной в честь рэпера,-это флот из десяти 140-фунтовых роботов на батарейках.
Брауэр, соучредитель Greenfield Robotics, вырос на ферме. Он уехал в большой город технологий и цифровой мир, но в конце концов вернулся на семейную ферму. Теперь это штаб-квартира R&D для команды Greenfield Robotics, плюс рабочая ферма.
Когда Брауэр вернулся к своим сельскохозяйственным корням, он сделал это с определенной целью: доказать, что пища может быть выращена без вредных химических веществ и с использованием методов, благоприятных для почвы и планеты. Он сделал именно это, став одним из ведущих фермеров, выращивающих овощи в Канзасе без пестицидов, продавая их местным рынкам, сетям продуктовых магазинов и поварам.
Но этого было недостаточно, чтобы изменить ситуацию, на которую надеялся Брауэр. Конечно, он выращивал много экологически чистых, не содержащих пестицидов овощей. Но несколько акров безхимического производства овощей - ничто по сравнению с милями и милями обширных пахотных земель, которые составляют большую часть сельскохозяйственных угодий Америки.
Брауэр был особенно заинтригован решениями no-till для здоровья почвы. No-till-это именно то, на что это похоже: сельское хозяйство без использования таких методов, как вспашка и культивация, которые “беспокоят” почву, чтобы убить сорняки. Многие американские фермеры, особенно те, кто находится в самом сердце Америки, где выращивают кукурузу, сою и пшеницу, уже перешли на практику no-till. В 2017 году было обработано более 104 миллионов акров земли, что на 8% больше, чем в 2012 году. По данным переписи сельского хозяйства 2017 года, в Соединенных Штатах в 2017 году было обработано чуть более 900 миллионов акров земли, включая землю без обработки почвы.
Но парковочные машины для улучшения здоровья почвы часто приходят с профессией, которая не устраивала Брауэра: зависимость от химической борьбы с сорняками. No-till работает для улучшения здоровья почвы, но компромисс в использовании химических веществ ненамного лучше для окружающей среды, чем обычное сельское хозяйство. Независимо от типа хозяйства, проблема одна и та же.
- Надо начинать с сорняков. Это то, с чем борются фермеры номер один”, - говорит Брауэр.
Вот тут-то и появляются роботы.
Я фермер в четвертом поколении. Легко половина, если не больше, моего времени на сельское хозяйство и, конечно, огромная часть моих расходов тратится на борьбу с сорняками. Сейчас есть три основных решения. Ни один из них не совершенен.
Вы можете вырвать сорняки старым добрым человеческим трудом, дорогой и физически изнурительной задачей. Найти помощь становится все труднее, потому что, честно говоря, вряд ли кто-то хочет это делать.
Вы можете культивировать или "обрабатывать", используя механические решения, такие как тракторы, тянущие плуги, диски, лопаты и рототилляторы, которые убивают саженцы сорняков. Но, как обнаружили фермеры, не занимающиеся обработкой почвы, обработка почвы нарушает хрупкую микробную жизнь почвы, приводя к снижению урожайности, потере верхнего слоя почвы, видовому разнообразию и разрушению водоразделов.
Потом дверь номер три: гербициды. Они по-прежнему дороги, но дешевле рабочей силы. Вы можете пропустить обработку почвы, но все равно контролировать свои сорняки. Химикаты - не идеальное решение, но они сработали — в некотором роде.
Американские фермеры выбирают химический вариант в подавляющем большинстве случаев. По данным министерства сельского хозяйства США, более 95% урожая кукурузы и сои в США было опрыскано гербицидами в 2010 и 2012 годах. Исследование, опубликованное в журнале Environmental Health Journal в июне прошлого года, показало, что в 2016 году в сельском хозяйстве США было использовано колоссальных 1,2 миллиарда фунтов пестицидов.
Глифосат, он же” Раундап", является наиболее часто используемым гербицидом в мире и тем, о котором большинство потребителей слышали. В 2015 году агентство по борьбе с раком Всемирной организации здравоохранения назвало его вероятным канцерогеном для человека. Независимая исследовательская группа The Detox Project сообщает, что глифосат может быть эндокринным разрушителем, и неясно, безопасны ли установленные уровни “безопасного использования” в долгосрочной перспективе.
Чрезмерное использование привело к появлению устойчивых к глифосату “суперсорняков".” В последние годы американские фермеры все чаще обращаются к менее известным, но потенциально еще более проблематичным химическим решениям, используя пестициды, которые не используются во многих других странах. Из 25 наиболее часто используемых пестицидов в сельском хозяйстве США по меньшей мере 10 запрещены в одном или нескольких из трех крупных сельскохозяйственных регионов Китая, Бразилии и Европейского Союза.
Дикамба печально известна тем, что дрейфует и влияет на нетаргетные культуры в милях отсюда, но производители сообщали об увеличении продаж до запрета 4 июня в апелляционном суде США. Атразин-еще один популярный гербицид. Сеть действия пестицидов, обнаруженная в 94% всех питьевых водоразделов США, вызвала озабоченность по поводу ее потенциала для эндокринных нарушений. Затем есть паракват, гербицид настолько смертоносный, что ЦКЗ перечисляет его на своем сайте "химическая чрезвычайная ситуация", и он собирает информационный бюллетень наряду с мышьяком, цианистым водородом и ипритом. Несмотря на то, что в настоящее время существует толчок к его запрету на международном уровне, паракват увидел недавнее возрождение в США как решение проблемы устойчивых к глифосату сорняков.
Имейте в виду, фермеры используют химикаты не потому, что хотят. Никто лучше фермеров не понимает, что зависимость от убивающих сорняки химикатов - это не что иное, как скользящая сделка с дьяволом. Они не только платят за химикаты, труд и оборудование для их распыления, а также (в некоторых случаях) за семена, которые были генетически модифицированы, чтобы они могли противостоять им; фермеры рискуют своим личным здоровьем каждый раз, когда они распыляют.
Я никогда не встречал фермера, который с нетерпением ждал бы смешивания баков с опасными химическими веществами и сидения на заднице на тракторе, распыляя их целыми днями. Есть много более полноценной задачи, чтобы сделать на ферме.
Но эти чертовы сорняки.
Роботизированное решение Greenfield основано на простой идее: продолжайте косить.
Когда Брауэр начал думать о том, на какую траву нацелиться в первую очередь, пигвид был очевидным первым врагом. Заноза в заднице сорняк, также известный как Палмер амарант, утверждает, что надоедливый сорняк Святой Грааль-он инвазивен, адаптивен и устойчив к гербицидам. Ни одного завода, не смущаясь, может вырасти до шести футов в высоту и производить до полутора миллионов крошечных семян. Он легко распределяется, и молодые саженцы продолжают прорастать даже после того, как посажен товарный урожай. Фермеры должны продолжать работать, чтобы избавиться от него даже после того, как их урожай начнет расти, иначе он быстро возьмет верх. Поскольку он стал устойчив к глифосату, отчаявшиеся фермеры все чаще обращались к более агрессивным химическим растворам.
Изображение для поста
Гринфилд робототехники "broadleaf weedbot" становится занятым.
Повинуясь прихоти, Брауэр бросил косилку на трактор и повел его на поле, заросшее сорняками. Он обнаружил, что если его косить несколько раз, в нескольких дюймах от Земли, свиноматка в конце концов сдастся и умрет.
Но когда вы косите поле свиной травы,вы косите все. Включая, технически, урожай, который вы пытаетесь вырастить. Трактор и косилка стандартного размера не поместятся между рядами сои, кукурузы, хлопка или любой другой широкой культуры, которые обычно высеваются рядами на расстоянии 30 дюймов друг от друга. А тяжелый трактор и косилка не могут идти в поле, когда оно слишком мокрое, иначе они рискуют катастрофой, называемой “посадкой вашего трактора” — иначе известной как застревание.
Кроме того, пребывание перед молниеносным темпом роста пигвида потребовало бы почти безостановочного режима скашивания.
Итак, Брауэр обратился к роботам. Автономные косилки были достаточно малы, чтобы поместиться между рядами, достаточно легки, чтобы работать в грязных полях, и, самое главное, они могли делать это сами. А еще лучше-целый флот.
Брауэр связался со своим старым другом Стивеном Гентнером, основателем компании RoboRealm, занимающейся программным обеспечением для машинного зрения. В отличие от большинства отраслей, ищущих решения для "машинного видения", научить роботов видеть ряды культур было бы относительно легко.
- Его точные слова: "мне постоянно подкидывают дурацкие идеи, которые долго не будут работать. Это вполне выполнимо’, - говорит Брауэр.
Гентнер начал свою карьеру со степени в области робототехники и был временно отвлечен взрывом доткомов, где он встретил Брауэра. В конце концов он снова переключился на робототехнику. Теперь у него положительно кружится голова, когда он говорит о комбинации робототехники и сельского хозяйства, особенно когда это относится к Big Ag.
Крупномасштабное сельскохозяйственное производство уже хорошо подходит для роботов, потому что оно настолько гиперуправляемо. Фермеры с большими посевными площадями сажают ровные ряды, которые тянутся на многие мили точно так же, на одинаковом расстоянии друг от друга.
"Сельское хозяйство сейчас просто процветает с точки зрения робототехники. В этом так много смысла” - говорит Гентнер.
Чтобы представить себе идею Брауэра, Гентнер начал сначала с дистанционно управляемой косилки, оператор шел за ней, как игрушечный гонщик. Модель второго поколения добавила функцию машинного зрения и вывела оператора из поля зрения.
Этим летом они добавили последний компонент "полный автомат с бортовыми вычислениями" в сочетании с внешним компьютерным мониторингом.
Каждый "широколистный прополочный бот имеет датчик, который позволяет ему чувствовать глубину. Он может “видеть” посаженные ряды в поле, которые простираются вдаль с помощью машинного зрения. Гентнер объединил эту возможность со стандартизированными данными о расстоянии между рядами, а затем наложил все это на кинематическую GPS-карту в реальном времени. На месте все еще есть оператор, но он сидит вне поля. Они дистанционно следят за роботами в случае непредвиденного инцидента, который роботы не могут преодолеть (как кусок сетки, обернутый в косилки).