Robotyczny rolnik

Naukowcy z Danii opracowują robota rolniczego do identyfikacji i eliminacji chwastów. Chociaż może się to wydawać stosunkowo łatwym zadaniem, w rzeczywistości wymaga dużej inteligencji maszyny, aby wybrać chwasty wśród upraw. Robot jest wciąż na wczesnym etapie rozwoju, ale naukowcy mają nadzieję, że ostatecznie doprowadzi do zmniejszenia ilości herbicydów stosowanych przez rolników, a tym samym do obniżenia kosztów.

Zrobotyzowany pogromca chwastów: Pielenie może być stosunkowo łatwe dla ludzi, ale stanowi interesujący zestaw wyzwań dla robotyków. Nawet poruszanie się po rzędach upraw może być trudne dla robota. Naukowcy mają nadzieję wyposażyć Hortibota (powyżej) w system identyfikacji roślin na podstawie wzorów liści, aby mógł selektywnie spryskiwać chwasty herbicydem.

Nazywany Hortibot, półautonomiczny robot to platforma nawigacyjna zaprojektowana tak, aby wyposażone były w różne narzędzia rolnicze do mechanicznego usuwania chwastów lub precyzyjnego spryskiwania ich herbicydem. Pierwotnym celem było zbudowanie robota, który byłby prosty w obsłudze i mógłby być obsługiwany przez niewykwalifikowanego pracownika, mówi Rasmus Jørgensen , naukowiec zajmujący się rolnictwem w Instytucie Inżynierii Rolniczej na Uniwersytecie Aarhus w Horsens w Danii.

Obecnie rolnicy mają tendencję do radzenia sobie z chwastami, albo opryskując całe pola, albo używając pracowników fizycznych do ręcznego, fizycznego usuwania chwastów. Ale te podejścia mają swoje problemy, mówi Jørgensen.

Chociaż siła robocza może być tania, koszt szkolenia pracowników może wzrosnąć. Wysoka rotacja nisko wykwalifikowanych pracowników w rolnictwie oznacza, że ​​rolnicy często muszą płacić za szkolenie nawet jednej trzeciej siły roboczej każdego roku.

Multimedialne

• Zobacz Hortibota w akcji.

Masowe opryskiwanie herbicydami ma wpływ na środowisko, jest marnotrawstwem i zwiększa koszty rolnictwa. Herbicydy są zwykle opryskiwane ciężkimi pojazdami, takimi jak traktory, co z kolei powoduje zagęszczenie gleby. Jeśli gleba jest zbyt zwarta, korzenie nie mogą przez nią przeniknąć, a woda nie może się przez nią przedostać, mówi Jørgensen. Mówi, że pojedynczy ciągnik i jego ładunek mogą ważyć wystarczająco, by ubić glebę nawet o pół metra.

Celem firmy Hortibot jest rozwiązanie tych problemów poprzez umożliwienie lekkiemu robotowi wykonywania tych samych zadań pod nadzorem jednego pracownika z niewielkim przeszkoleniem. Ważący zaledwie 245 kilogramów – mniej więcej jedną czterdziestą więcej niż traktor – robot opiera się na zmodyfikowanej ramie dostępnej na rynku zdalnie sterowanej kosiarki skośnej zwanej Pająk .

Czterokołowy Hortibot, wysoki na metr, szeroki i długi na około półtora metra, jest wyposażony w kamerę skierowaną w dół. Umożliwia to robotowi poruszanie się autonomicznie pomiędzy kilkoma rzędami upraw bez ich uszkadzania i bez użycia jakiejkolwiek technologii pozycjonowania globalnego. Niektóre maszyny rolnicze korzystają teraz z GPS, ale może on być zawodny, ponieważ zależy od rozdzielczości i dokładności map, mówi Jørgensen.

Zastosowanie podejścia opartego na wizji zapewnia, że ​​robot dokładniej pokryje pole, obracając się, gdy dotrze do krawędzi pola, aby kontynuować kręcenie się po całej działce. Operator jest po to, aby poprowadzić go na pole i zatrzymać, jeśli pojawią się przeszkody. Po mniej niż godzinie treningu i przy użyciu prostego drążka sterującego każdy może z niego korzystać, mówi Jørgensen.

Podczas niedawnego wydarzenia Field Robot Event, które odbyło się w Wageningen w Holandii, Hortibot był w stanie podążać za bruzdami i autonomicznie skręcać we właściwym kierunku, gdy dotarł do krawędzi rzędów upraw. Podczas gdy niektóre inne roboty były w stanie podążać za liniami zboża, nie były w stanie skręcić. Pokazaliśmy, że [Hortibot] jest łatwy w obsłudze i potrafi skręcać bez zbytniego planowania, mówi Jørgensen.

Zespół Hortibot planuje teraz wyposażenie robota w modułowe narzędzia do precyzyjnego opryskiwania i mechanicznego usuwania chwastów. Celem jest tutaj najpierw zidentyfikowanie chwastów, a następnie spryskanie ich pojedynczo bez uderzania w uprawy lub usunięcie ich bez uszkadzania pobliskich upraw.

W ostatnich latach obserwuje się rosnące zainteresowanie stosowaniem mechanicznych chwastów międzyrzędowych ze względu na obawy związane z degradacją środowiska i rosnącym zapotrzebowaniem na żywność produkowaną ekologicznie, mówi Athanasios Dedousis, inżynier rolnictwa, który opracowuje taki system w Uniwersytet Cranfield , w Zjednoczonym Królestwie.

Ale sprawienie, by wszystko działało, może być ogromnym wyzwaniem, mówi Chris Melhuish , dyrektor Laboratorium Robotyki w Bristolu , w Zjednoczonym Królestwie. Jak mówi, uzyskanie maszyny do tego jest niezwykle trudne.

Jørgensen zgadza się. Przeprowadzono wiele badań z wykorzystaniem analizy hiperspektralnej, aby spróbować zidentyfikować unikalne sygnatury różnych roślin w oparciu o częstotliwości pochłanianego przez nie światła, ale okazuje się, że ich wchłanianie zależy w dużej mierze od zdrowia roślin.

Dlatego laboratorium Jørgensena przyjmuje inne podejście. Używamy analizy kształtu, mówi. Analizując bliskość, orientację i położenie liści względem siebie, można odróżnić chwasty od roślin uprawnych. Trudności pojawiają się, gdy liście różnych roślin nakładają się na siebie lub zasłaniają się nawzajem, ale Jørgensen uważa, że ​​jest to podejście, które ostatecznie okaże się bardziej niezawodne niż analiza spektralna.

Podobnie mechaniczne usuwanie roślin nie jest proste, mówi Dedousis. Rzędy upraw nie zawsze są proste, a rośliny nie są równomiernie rozmieszczone. A ponieważ niektóre obszary mogą mieć wysoki poziom chwastów, mechanizmy usuwania chwastów muszą być dokładne do około 50 milimetrów, mówi Dedousis.

Ale znaczące wyzwanie prawdopodobnie sprowadzi się do ekonomii, mówi Melhuish. W tej chwili nie ma możliwości, aby [robot] był opłacalny, mówi. Szacowany koszt Hortibota to około 55 000 USD. Z pracownikami migrującymi zarówno w Europie, jak i Stanach Zjednoczonych, którzy chcą pracować za niskie pensje, trudno jest zobaczyć, jak robot mógłby konkurować, mówi.

Koszt Hortibota może zostać zrekompensowany przez jego produktywność, mówi Dedousis. Pielenie to powtarzalna praca. Roboty mogą to robić przez całą dobę i w każdych warunkach pogodowych. Dla rolników ekologicznych może to być prawdziwym dobrodziejstwem. Hortibot to droga do przyszłości, mówi Dedousis. Ale przewiduje, że minie kilka lat, zanim będzie gotowy do komercyjnego rolnictwa.

Rzeczywiście, Jørgensen mówi, że zanim robot będzie mógł zostać skomercjalizowany, konieczne są pewne fundamentalne przeprojektowania. Obejmują one zwiększenie rozstawu kół, aby umożliwić Hortibotowi pokrycie większej liczby rzędów upraw przy każdym zamiataniu oraz zwiększenie prześwitu, aby robot był odpowiedni do szerokiego zakresu upraw.

ukryć