Роботы идут... Роботы специализированные

«ГлавПахарь» продолжает знакомить читателей с сельскохозяйственными роботами для механизации процессов в растениеводстве.

Первый прототип модели BoniRob был создан при сотрудничестве компаний Amazone, Bosch и Университета прикладных наук в Оснабрюке еще в 2009 году. В настоящее время Amazone не занимается активной разработкой данной модели и дальнейшие исследования проводятся только компанией Deep-field Robotics — дочерним подразделением Bosch.

BoniRob предназначен исключительно для выполнения прополочных работ. Первая модель робота могла автоматически обнаруживать, распознавать и уничтожать сорняки механическим способом, загоняя их обратно в землю на глубину до 3 см ударом металлического стержня диаметром 1 см, и затрачивая на один сорняк около одной десятой доли секунды.

Основной целью BoniRob являются молодые побеги сорных растений, которые он определяет по форме листа при помощи камеры с высоким разрешением. В то же время робот может справиться и со взрослыми сорняками, измельчая их при помощи серии ударов.

В сравнении с классическими сельскохозяйственными агрегатами для междурядной обработки, Boni-Rob имеет небольшую массу — всего 700 кг.

Новая разработка компании имеет меньшие габариты и построена на принципе механического уничтожения сорняков путем их подрезания.

Отличительной особенностью моделей компании Deep-field Robotics является возможность их групповой работы.

В настоящее время робот BoniRob еще проходит стадии испытаний и недоступен для коммерческого использования.

Швейцарская компания ecoRobotix является одним из лидеров в области разработки роботов для химической обработки.

Модель AVO является автономным роботом, использующим передовые технологии машинного обучения для распознавания и выборочного опрыскивания сорняков микродозой гербицидов. Точность обработки составляет до 1 см, что сокращает объем используемого препарата более чем на 90%.

Робот AVO является полностью автономным. Перед началом работы оператор задает параметры границ поля в программное обеспечение, а система самостоятельно генерирует маршрут движения. Для точной навигации и позиционирования робот использует камеру слежения и модуль GPS RTK. Для обеспечения безопасности AVO оснащен лидаром и ультразвуковыми датчиками обнаружения препятствий.

AVO имеет полный привод мощностью 3 кВт с независимым управлением 4 колес, что позволяет ему преодолевать препятствия и работать на склонах до 10°, а также обеспечивает высокую маневренность и небольшой радиус поворота.

Масса робота составляет 750 кг, включая батареи и заполненную емкость для гербицидов на 120 л.

Время автономной работы составляет 8 ч, производительность — до 0,6 га/ч при максимальной скорости движения 1 м/с.

В настоящее время компания продолжает тестирование опытных моделей и выполнение исследований.

SwarmFarm Robotics начала разработку роботизированного опрыскивателя в 2012 году в сотрудничестве с Universities of Sydney and Queensland. В 2014 году был создан первый SwarmBot, который представлял собой трехколесную машину массой 300 кг. SwarmBot 3 стала платформой следующего поколения, которая была выпущена в 2015 году и применялась первыми клиентами в коммерческих целях для опрыскивания. В период с 2015 по 2018 год компания разработала 11 опытных образцов, которые использовались подрядными организациями для обработки посевов зерновых и хлопка. В 2018 году была представлена платформа SwarmBot 5 с оборудованием Indigo (косилка) и Juliet (штанговый опрыскиватель).

SwarmBot является автономной и эффективной машиной, использующей новые методы ведения сельского хозяйства. Роботы могут работать как самостоятельно, так и в группе, постоянно взаимодействуя друг с другом.

Партнерство с компанией Bosch позволило SwarmFarm использовать в платформе систему SwapNostics, упрощающую самостоятельный ремонт и обслуживание роботов. По словам производителя, диагностика и замена ключевых элементов, включая проводку и кабели, может быть осуществлена фермером в течение 1 часа.

В 2020 году планируется изготовить 20 машин, которые будут задействованы на фермах Австралии. Стоимость аренды коммерческого робота составляет 69 600 австралийских долларов в год при сроке аренды не менее 3 лет.

Первые прототипы GUSS или Global Unmanned Spray System были разработаны в 2015 году. Это первый в мире автономный опрыскиватель, разработанный Crinklaw Farm Services для оказания подрядных услуг по обработке садов.

Поскольку GUSS в основном работает под деревьями, в дополнение к GPS, робот оснащен лазерным датчиком, гироскопом, а также датчиками колес и рулевого управления, которые передают информацию в компьютер для корректировки движения в режиме реального времени. При возникновении препятствия на расстоянии около 1 м или касания внезапно возникшего препятствия передним бампером, производится немедленная остановка машины. Также в картографическом программном обеспечении вокруг поля создается виртуальный забор, при пересечении которого робот автоматически отключается.

Робот GUSS оснащен камерой, которая транслирует потоковое видео процесса обработки. Таким образом, оператор может контролировать до 10 опрыскивателей одновременно. Скорость движения робота устанавливается оператором с помощью программного обеспечения GUSS и остается постоянной в процессе работы. Также устанавливаются параметры обработки — норма внесения, рабочее давление и т. д. Все показатели обработки с указанием норм, даты и времени автоматически сохраняются и могут быть доступны для производителя.

Особенностью робота является относительно низкий профиль, что исключает повреждение ветвей деревьев или плодов в процессе обработки.

В 2018 году, после трех лет испытаний, GUSS поступил в продажу в Америке. Стоимость робота составляет $285 000. В дальнейшем планируется поставка роботов в Австралию и, в конечном итоге, в другие страны мира. По оценкам производителя, окупаемость робота GUSS составляет от 1 до 3 лет.

В 2015 году компанией Carre была представлена первая версия робота для ухода за посевами Anatis, в 2019 модель была модернизирована. Автономный робот предназначен не только для механической обработки почвы, но и для постоянного мониторинга почвенных условий и состояния растений, что помогает фермеру более эффективно принимать технологические решения.

Позиционирование Anatis осуществляется при помощи GPS, камер и системы LiDAR. Робот имеет электрический привод от 3 батарей, емкости которых достаточно для 4 часов автономной работы (время полной зарядки батарей составляет 4 часа). Также доступна гибридная версия модели с генератором. Компания Carre отмечает, что использование электропривода исключает вредные выбросы и минимизирует уровень шума, что делает Anatis агроэкологическим оборудованием, пригодным для работ в теплицах.

Робот имеет небольшую массу — 1000 кг, при габаритных размерах 2,2х2х1,9 м. Колея новой модели регулируется бесступенчато от 1,45 до 2,05 м.

Предполагается, что Anatis появится на рынке, как только производитель посчитает, что робот на 100% готов к практическому использованию. Это может быть уже в 2020 году, однако на текущий момент стоимость модели неизвестна.

Компания Naio Technologies занимается разработкой роботов для сельского хозяйства с 2011 года.

Первой моделью компании стал автономный прополочный робот Oz.

Робот оснащен электроприводом (4 двигателя мощностью 110 Вт каждый), что особенно актуально для его применения в теплицах. Обработка посевов осуществляется механическим путем без применения токсичных гербицидов. Автономность работы составляет 3 часа на свинцовых батареях и от 4 до 10 часов на литиевых батареях.

Робот может функционировать в трех режимах:

• ручное управление с помощью беспроводного пульта дистанционного управления;
• следование за оператором при использовании его на перевозке грузов (при этом максимальная масса прицепа составляет 300 кг);
• автономной работы без контроля оператора

Для работы в автоматическом режиме Oz устанавливается в начальную точку при помощи дистанционного управления, а затем ему указываются параметры работы: количество рядков для прополки, их длина и расстояние между рядками.

Важными условиями автономной работы являются наличие на посевах листьев или расположение посевов на грядках высотой не менее 10 см, а также расстояние между рядками от 55 до 120 см. Ширина поворотной полосы должна быть около 250 см, чтобы робот мог самостоятельно развернуться и начать обработку следующего рядка.

Когда робот завершает прополку, он отправляет текстовое сообщение на смартфон. Oz также способен обнаруживать различные аномалии во время работы (препятствия, посторонние предметы, нарушения рядков). В этом случае робот будет отправлять предупреждения в форме текстовых сообщений.

Всего компанией реализовано более 100 роботов модели Oz. В настоящее время стоимость робота Oz составляет около €30 000.

Начиная с 2017 года, в продажу поступил робот Dino, предназначенный для работы на крупных фермах. Dino — первый полностью автономный электрический робот, который осуществляет механическую прополку овощных культур с точностью позиционирования до 2 см благодаря системе навигации GPS RTK.

Масса машины составляет 800 кг (без инструментов). Расстояние между колесами может регулироваться от 140 до 180 см. Робот имеет электропривод на каждое колесо от литиевых батарей. Автономность работы — от 6 до 8 ч при скорости движения до 4 км/ч, что позволяет обеспечить производительность до 5 га/день.

Для работы фермер создает карту поля и загружает ее в Dino с использованием USB-ключа, затем робот устанавливается перед первым рядком и дальнейший процесс выполняется без необходимости контроля. Dino оснащен системой технического зрения, которая распознает рядки посевов и регулирует положение рыхлительных рабочих органов, чтобы обеспечить высокоточное выполнение процесса без повреждения культурных растений.

Сегодня более 20 роботов работают на овощных полях партнеров компании во Франции. Также 15 роботов Dino проходят тестирование в США на коммерческих фермах, а в продажу модели поступят в конце 2020 года.

Стоимость робота Dino составляет свыше €90 000. На рынке США стоимость модели Dino может составить около $220 000, однако компания Naïo Technologies пока предпочитает сдавать роботов в аренду, работая в тесном сотрудничестве с фермерами и консультируя их по вопросам применения автономной техники.

В 2017 году Naïo Technologies предложила на рынке новую модель автономного робота Ted для прополки виноградников. Машина является отличной альтернативой для исключения химических обработок, которые сегодня являются частью традиционной практики выращивания винограда.

Ted, равно как и предыдущие модели компании, является полностью автономным роботом с электроприводом, который эффективно обрабатывает ряды виноградной лозы с междурядьями более 150 см, обеспечивая точность передвижения до 1 см. Масса робота была сведена к минимуму и составляет всего 900 кг, что позволяет избежать чрезмерного уплотнения почвы в процессе многократных обработок. Робот имеет электропривод на каждое колесо от литиевых батарей. Автономность работы — 8 ч при скорости движения до 4 км/ч.

Сегодня применяется 15 роботов Ted для оказания услуг по прополке виноградников клиентов и партнеров компании.