Роботы покоряют сельское хозяйство: умные технологии в АПК
Современные технологии все больше проникают в нашу жизнь и охватывают практически все отрасли экономики. Даже в такой, казалось бы, консервативной сфере, как сельское хозяйство, происходят глобальные изменения. Применение точных систем земледелия, беспилотной сельхозтехники и других инноваций скоро станет обычным делом.
Комбайны без механизаторов
В Ростовской области этим летом прошли первые испытания беспилотного зерноуборочного комбайна компании «Ростсельмаш». Работает такой комбайн следующим образом. Машина через Интернет получает карту-задание на свой бортовой компьютер. Искусственный алгоритм, используя геометрию поля и технические характеристики самого комбайна, формирует максимально оптимальный маршрут движения в поле. Более того, алгоритм заранее «рисует» места выгрузки по признаку полного бункера. Эту информацию получает водитель машины-перегрузчика. Таким образом оптимизируется весь процесс уборки и погрузки зерна.
Комбайн идет по заранее намеченной траектории с точностью до 2,5 см. Если на пути возникает препятствие, автопилот тут же останавливает машину. Автоматизированы также функция управления скоростью, управление жаткой. Оператор такого беспилотника должен лишь отслеживать параметры процесса обмолота. Отечественные беспилотные технологии в перспективе планируется внедрить для массового применения в сельском хозяйстве.
В свою очередь, компания Cognitive Pilot (совместное предприятие Сбербанка и Cognitive Technologies) представила систему автономного управления сельхозтехникой. Такая система обеспечит автоматическое движение комбайна по полю, определение препятствий на пути следования и оповещение комбайнера о возникновении препятствий или об уходе с маршрута в случае ручного управления. Операторам будет доступен мониторинг движения каждого комбайна по треку в режиме реального времени. Как утверждают представители компании-разработчика, использование автономной системы позволит снизить себестоимость зерна на 3–5% и сократить его потери при уборке до двух раз.
Дроны — опылители растений
Сельское хозяйство сегодня становится одной из крупнейших сфер промышленного применения дронов. В технологически продвинутых хозяйствах именно агродроны предоставляют данные анализа почв, фиксируют показатели плотности всходов, определяют площадь погибших культур и выполняют многие другие задачи. По прогнозам экспертов, в 2021 году в мире будут использовать уже 29 млн дронов, что позволит расширить сферу их применения в агропромышленном комплексе вплоть до опрыскивания, орошения и даже опыления цветов культурных растений.
Так, ученые Делфтского технологического университета в Нидерландах и исследователи из Японии протестировали новую технологию — искусственных пчел-дронов. В ходе тестирования такие пчелы доказали, что могут опылять цветы, не повреждая растения. Эта технология получила название DelFly. Каждую секунду роботы-пчелы способны делать 17 взмахов крыльями, сделанными из тонкой майларовой пленки. Такие «насекомые» могут зависать в воздухе, летать в любом направлении и даже делать сальто. Кроме того, миниатюрные дроны оборудованы пространственными сенсорами, что позволяет им не сталкиваться друг с другом в воздухе или различными препятствиями. Вес мини-роботов равен 29 граммам, размах крыльев — 33 см, а максимальная скорость составляет 24 км/ч. Работают они на батарейках. Одной пчеле хватает заряда на 6 минут полета, но создатели планируют увеличить этот показатель. Исследовательские группы сегодня уже разрабатывают версию пчел-дронов для коммерческого применения.
Роботы, которые кормят и доят коров
Роботизированные технологии применяются и в животноводческих хозяйствах. Использование роботов при доении, как показывает практика, способно увеличить надои в два-три раза. При этом качество молока получается выше, чем при обычном доении. После экспресс-анализа первых струй роботы автоматически отделяют непригодное молоко от качественного. Если в молоке, допустим, обнаруживается кровь, то оно не попадает в общий молокопровод и накопитель, а направляется в отдельную емкость.
Созданием роботов для животноводческих ферм занимается, например, голландская фирма Lely. Ее роботизированная доильная система Lely Astronaut позволяет контролировать многие факторы индивидуально для каждой коровы. В процессе доения система проводит тесты, которые позволяют выявлять различные заболевания на ранних стадиях. Когда корова входит в доильную стойку, она тут же идентифицируется и программное обеспечение решает, готова ли корова к доению. Каждое такое животное имеет небольшой чип, в котором содержится информация о размере, весе, рекомендуемом количестве корма и времени последнего доения животного. Программа своевременно считывает и сохраняет информацию о снижении аппетита, об уменьшении надоя и о заболеваниях конкретной коровы. В результате средняя продолжительность жизни молочной коровы увеличивается на четыре-пять лет.
Еще одна инновация голландских умельцев — роботизированная система кормления Lely Juno. Робот автоматически перемещается вдоль кормовой решетки и при необходимости пододвигает корм, не мешая при этом коровам. Устройство представляет собой автономную мобильную установку, которая управляется при помощи приложения на смартфоне и автоматически встает на зарядку.
Умные системы обработки почвы
Инновационную разработку VarioCHOP для рыхлителей (культиваторов) с переменной шириной обработки представила австрийская компания samo Maschinenbau. Благодаря этой разработке ширину будет удобно регулировать прямо из кабины трактора. Система может использоваться на культиваторах, имеющих до 99 секций. Всего за 5 секунд она приспосабливается к различным полевым и погодным условиям, культурам, эрозии почв и даже стадиям роста растений. Механическая регулировка каждого отдельного рыхлителя приводится в действие одним высокоточным гидравлическим цилиндром, который соединяется со сверхмощным датчиком угла поворота рулевого колеса. Таким образом, из кабины трактора можно настроить оптимальный диапазон рыхления. Это позволит достичь идеального качества рыхления в междурядьях. А подключение камеры также может обеспечить автоматическую регулировку диапазона обработки почвы. Экономическая выгода при использовании этой системы заключается в существенной экономии времени при настройке рыхлителя.
Свою систему химической обработки почвы от сорняков – AmaSelect Row – представила компания Amazone. Эта система применяется вместе с механическими орудиями труда для борьбы с сорной растительностью в пропашных культурах. Механический рыхлитель, как известно, лишь срезает сорняки в междурядьях, не удаляя их между растениями в каждом ряду. Новая система дает возможность дистанционно переключаться с режима сплошной обработки на режим ленточного опрыскивания по рядам. Точное положение культуры фиксируется во время посева с помощью спутникового позиционирования с детальным указанием маршрута. Данные со спутника используются для внесения гербицидов только там, где эти химикаты необходимы. Стандартное ленточное опрыскивание возможно только при междурядье 50 см, а с использованием комплекта для смещения, которым оборудована новая система, можно проводить также ленточное опрыскивание культур с междурядьем 25 или 75 см. Переключение между отдельными форсунками для сплошного и ленточного опрыскивания выполняется простым нажатием кнопки на терминале.
Всевидящее космическое око для полей
В Самарском национальном исследовательском университете имени академика С. П. Королева ученые разрабатывают систему космического «зрения» для сельскохозяйственной техники. Анализировать изображения, получаемые с таких систем, в автоматическом режиме будут нейронные сети. Это изобретение позволит дистанционно определять влажность почвы и содержание минеральных веществ, выявлять наличие у растений болезней и очаги распространения насекомых-вредителей. Как ожидают в университете, космические технологии должны увеличить эффективность возделывания сельскохозяйственных культур, уменьшить расход удобрений и примерно на четверть повысить урожайность посевов.
В рамках своей научной работы самарские ученые уделят особое внимание технической конструкции датчиков, которые будут устанавливаться на сельхозтехнику. Конструкция должна быть очень простой и дешевой для массового применения. Гиперспектральные сенсоры можно будет устанавливать не только на наземную технику, но и на беспилотники, что позволит сразу оценивать состояние больших площадей сельхозземель.
Точечное уничтожение вредителей
Специальные дозаторы для внесения энтомофагов (полезных насекомых) с помощью дронов создала компания Fly&See Agro. Вместо обработки химикатами всей площади поля беспилотники компании вносят полезных насекомых или бактерии на отдельные участки для уничтожения вредителей. По оценкам разработчиков, это изобретение сделает сельское хозяйство не просто более экологичным, а позволит повысить урожайность до 20 %.
Действует такая технология следующим образом. На определенных участках поля агроном устанавливает феромонные ловушки, которые притягивают самцов вредителей. Оценивается степень зараженности участка и по специально проработанной формуле определяется, какое количество энтомофагов необходимо внести. После этого дрон по заданной траектории облетает поле и распространяет полезных насекомых, уничтожая вредителей точечно.
Затраты на производство и себестоимость продукции в сельском хозяйстве постоянно растут. Сельхозпредприятия и фермерские хозяйства вынуждены будут использовать умные технологии, чтобы сохранить или повысить свою конкурентоспособность. Поэтому массовое внедрение дронов, роботов-доярок и других современных технологий наверняка всего лишь вопрос времени.
