ТОП новых сельскохозяйственных роботов 2021 года, часть 2

Продолжение…

Рассмотренные в части 1 новые сельскохозяйственные роботы — это далеко не все новинки от зарубежных производителей и разработчиков. 

В части 2 ТОПа новых сельскохозяйственных роботов 2021 года мы расскажем Вам еще о нескольких инновационных зарубежных агрегатах, а также сразу о трех новых роботах, спроектированных и созданных непосредственно в России. В заключении поговорим об основных проблемах и перспективах развития рынка роботов в сельском хозяйстве, а также о том, чего аграриям ждать в ближайшей перспективе.

Одной из главных новинок 2021 года стал новый роботизированный автономный посевной комплекс HorschRobo. Техника уже выехала на свой первый полевой сезон и провела посев кукурузы на европейских полях.

Отметим, что впервые концепт машины был показан брендом в феврале 2021 года. Техника не имеет кабины и является полностью автономным агрегатом. Новая разработка получила усиленную раму, вместительный бункер, двигатель с тепловой пневматической системой и гидростатическую трансмиссию. При этом машина также получила ряд камер спереди тягового устройства и специализированные гусеницы, напоминающие движители Axion 900 Terra Trac. Капот прототипа новой автономной сеялки напоминает конструкцию самоходных опрыскивателей Leeb PT330 и PT350.

В рамках первого тестового посева гусеничный силовой агрегат работал в паре с соединенной 24-рядной сеялкой Maestro. Учитывая тот факт, что прототип все еще проходит испытания, роботу пока не разрешается функционировать полностью в автономном режиме без участия человека. В ходе эксплуатации техника использовала управляемую систему Trimble в пределах максимальной дальности 600 метров. Такое решение подразумевало присутствие оператора рядом с устройством, который при необходимости мог обездвижить агрегат с помощью системы радиоуправления.

Во Франции провели серию полевых испытаний нового робота EcoRobotix ARA, которого можно использовать для выборочного опрыскивания посевов инсектицидами, фунгицидами или гербицидами.

Техника благодаря трехкамерной системе наблюдения в сочетании с искусственным интеллектом различает сорняки и распыляет на них микродозы гербицида с точностью до одного сантиметра, что позволяет сократить (до 95%) объем используемых фитопрепаратов и средств защиты растений, сохраняя при этом посевы. Принцип работы ARA похож на обычный прицепной опрыскиватель. Орудие устанавливается в задней части трактора. Оборудование состоит из трех регулируемых штанг длиной 2 м, каждая из которых оснащена 52 плоскими веерными соплами, расположенными на расстоянии 4 см друг от друга. Две внешние части системы могут быть подняты для удобства транспортировки по дорогам общего пользования.

В передней части трактора установлен бак объемом 600 литров, который поставляет ARA рабочие растворы. Техника работает со скоростью до 5 км/ч, обеспечивая среднюю производительностью до 4 га/ч даже в ночное время, что позволяет увеличить ежедневную площадь обработки до более чем 90 га.

Еще одна новинка прошлого года из Франции — компания Elatec презентовала нового робота для переноски инструмента E-Tract с системой крепления навесного оборудования.

Работы по созданию и тестированию данного агрегата велись с середины 2019 года в Париже. Но лишь в 2021 году они были завершены окончательно. E-Tract позиционируется производителем в качестве универсального робота для переноски инструмента — он имеет треугольное крепление по центру и стандартную трехточечную навеску в задней части машины. Расположение навесного агрегата по центру позволяет оптимально контролировать глубину обработки, например, рыхлителем. Для агрегирования можно использовать стандартные инструменты для прополки, опрыскивания и фенотипирования растений и овощей.

Робот имеет электрический привод и работает полностью автономно от литиевых батарей. Для управления используется либо цветная и 3D-камеры, либо камера и RTK-GPS.

Осенью 2021 года года в Нидерландах презентовали первый прототип нового полевого робота E-robotiller для автономной обработки почвы. Техника относится к категории легких и компактных роботов с приводом от водородных топливных элементов.

E-robotiller в различных конфигурациях предназначен для механической борьбы с сорняками на всем поле, подготовки посевного ложа, обработки стерни, а также уничтожения сорняков и вспашки покровных культур под ними.

Новый робот является агрегатом, который специально устанавливается на раму и катки по всей ширине корпуса для достижения минимального давления на почву. На автономную машину можно установить различные приспособления и оборудование.

Техника оборудована шестью роликами с электрическим приводом, которые имеют функцию быстрого сцепления. Вес робота составляет 3-4 тонны, что намного легче традиционных тяговых устройств или беспилотного трактора без кабины. Специализированный легкий водородный агрегат E-robotiller разрабатывается группой земледельцев совместно с компаниями Reedyk Hydrauliek и HWodka.

В 2021 году компания Blazer-Wilkinson, крупный производитель в США, начала интегрировать в свой производственный процесс новых роботов Traptic для садовой земляники.

По заверению разработчиков, новые машины работают в тандеме с людьми, собирающими сельхозкультуру. Система Traptic сочетает 3D-камеры, машинное зрение и технологии искусственного интеллекта с роботизированными руками, способными деликатно собирать ягоды, не повреждая их.

Еще до COVID-19 нехватка рабочей силы в США приводила к большим потерям. По данным официальной статистики, примерно 10% ягод в США гниют в поле без уборки, что приводит к ежегодным экономическим потерям на сумму до 300 млн американских долларов. Во время пандемии возник еще больший кризис, поскольку рабочие пострадали от ограничений на поездки.

Компания Ztractor, калифорнийский стартап, разрабатывающий различные типы автономных электрических тракторов, представил нового робота Bearcub 24.

Техника имеет трехточечную навеску с электроприводом и ВОМ, поддерживающим орудия категории 1. Сцепное устройство способно поднимать до 450 кг. Робот имеет 6 камер, 67 сенсоров и систему позиционирования GPS-RTK. Все датчики, камеры и измерительное оборудование генерируют уникальный набор больших данных.

Создав Bearcub 24, стартап утверждает, что разработал первый в мире автономный электрический трактор, который предназначен для сбора реальных данных о сельском хозяйстве во время работы в поле.

Наряду с уже созданной и доступной для покупки модели Bearcub 24, разработчики в настоящее время трудятся над созданием еще двух образцов роботов: Mars 45 и Superpilot 125.

Сразу после создания инновационного робота-трактора нидерландский стартап AgXeed представил новую разработку — роботизированный трактор-опрыскиватель AgXeed AgBot 2.055W3 Hol Spraying Systems.

Технике еще предстоят тесты совместно с распылительной структурой CF2000-AB. Агрегат получил высокопроизводительный вентилятор с электрическим приводом и съемную распылительную штангу с 16 форсунками (по 8 с каждой стороны).

Автономный опрыскиватель, разработанный в партнерстве с производителем полевых роботов Precision Makers, предназначен для интенсивной непрерывной работы в садах и виноградниках, а также на традиционных сельхозугодьях среднего размера. 

Техника, как и робот-трактор бренда, получила название Agbot. Машина оснащена четырехцилиндровым дизельным двигателем Deutz с водяным охлаждением мощностью 156 л.с. Мотор установлен в центре робота непосредственно под «капотом». Агрегат имеет электрическую трансмиссию, а вместо сменных гусениц два широких колеса, повышающих проходимость и одновременно снижающих давление на почву.

Команда проекта CIMAT представила для отрасли сельского хозяйства нового многоцелевого полевого робота.

Техника представляет собой автономный многофункциональный агрегат с управлением всеми четырьмя колесами. У робота есть четыре электродвигателя для движения (всего 20 кВт) и четыре электродвигателя для управления. В результате каждое колесо может двигаться в любом направлении. Это делает робота чрезвычайно маневренным. 

Основой является самоходная автоматизированная платформа с эффективным приводом. Прототип робота CIMAT, который теперь готов к первым полевым испытаниям, имеет длину около 4 метров и ширину колеи, которая регулируется от 1,2 до 1,8 метров. 

Планируется, что автономная платформа будет многоцелевой благодаря множеству инструментов и приспособлений. В рамках проекта робот будет использоваться для механической и термической борьбы с сорняками, а также для измерения таких параметров почвы, как уплотнение и влажность.

Датчики и контроллеры платформы робота подключены к облаку. Собранные данные хранятся вместе с информацией о местоположении для оценки в реальном времени или последующей обработки. Кроме того, CIMAT оснастила своего робота тремя гидравлическими трехточечными навесными устройствами: сцепкой категории 1 сзади и спереди и трехточечной навеской категории 2 посередине для оптимального распределения веса и устойчивости.

Компания Corteva Agriscience адаптировала к работе в полях популярного робота Spot от Boston Dynamics.

Машина может перемещаться между рядами кукурузы, подсолнечника и других сельскохозяйственных культур. Робот способен принимать решения при сложных полевых испытаниях по защите растений, а также автономно сохранять большие объемы данных. Возможности Spot заключаются в том, чтобы помочь Corteva более полно понять сложные фенотипы для поддержки процесса отбора при исследованиях и разработках.

Помимо прочих функций, автономный робот можно также использоваться для высокоточной навигации по полям пропашных культур с одновременным перемещением различных инструментов для сбора данных или более эффективного применения химикатов.

Еще одной необычной новинкой года стал уникальный для рынка робот TerraClear Roomba для сбора камней с сельхозполей.

Техника исключает необходимость ручной изнурительной и энергозатратной работы на участках. Сборочный агрегат устанавливается на компактные гусеничные погрузчики и фронтальные погрузчики трактора примерно за 5 минут.

Решение также включает сбор изображений с помощью дронов — они отображают размеры и расположение горных пород. Оператор может подъехать прямо к месту нахождения камня, чтобы подобрать его «рукой-захватом» и затем отправить в специализированный ящик для сбора. Первая полностью коммерческая версия агрегатов должна стать доступна весной 2022 года.

Компания McConnel расширила модельный ряд радиоуправляемых косилочных роботов и презентовала новый агрегат Robocut2 RC40. Новый RC40, как и модели RC56 и RC75, может применяться в ландшафтном дизайне, в сельском и лесном хозяйстве, а также коммунальных целях.

Робот совместим с очень широким спектром дополнительного оборудования: косилки, два типа мульчирующих устройств (для травы, кустов или лесного мульчирования), фрезы для пней, траншеекопатели, вилы для поддонов, ковш фронтального погрузчика, выравнивающий или снегоочистительный отвал, снегоочиститель и так далее. 

Робот Robocut2 RC40 разработан специально для эксплуатации в условиях преодоления труднодоступной местности с крутыми склонами. Оборудование отличается низким центром тяжести и специализированными резиновыми гусеницами для лучшего сцепления с поверхностью и дорогой. 

Машина получила двухскоростную гидростатическую трансмиссию и новый 3-х цилиндровый дизельный двигатель Yanmar мощностью 40 л.с. экологического класса Stage V с сажевым фильтром. Благодаря адаптивным движителям и трекам, робот способен без проскальзывания держаться на самых крутых склонах под углом до 55 градусов в любом направлении (подъем, спуск или уклон в стороны).

Кроме того, техника имеет двойные дуги защиты от опрокидывания и цельнометаллические закрытые панели кузова, которые не только предотвращают попадание пыли и мусора в моторный отсек, но также обеспечивают защиту и повышенную надежность при работе в тяжелых условиях. Управление устройством осуществляется дистанционно на расстоянии до 150 метров с помощью пульта дистанционного управления Hetronic.

Производитель коммунальной и сельскохозяйственной техники Vogt расширил модельный ряд серии MDB, добавив в линейку новую маневренную и компактную роботизированную косилку.

Новый гусеничный агрегат MDB-F23 подходит для кошения травы на крутых участках поля с уклоном до 50°. Машина оснащена надежным бензиновым двигателем мощностью 23 л.с. с низким расходом топлива и имеет гидравлический привод косилки через ремень POWER BELT.

Разработка подходит для экстремальных спусков благодаря низкому центру тяжести и небольшому весу. Мощная мульчирующая косилка применяется для работы с высокой травой и подростом диаметром до 30 мм. Сфера эксплуатации включает сельскохозяйственную, лесохозяйственную и дорожно-коммунальную отрасли. Сердцем радиоуправляемой машины является низкорасположенное «низкоцентровое» шасси. Основные компоненты, такие как двигатель и гидравлическая система, последовательно прикреплены к нижней опорной раме.

В 2021 году немецкая компания Lemmer Fullword расширила ассортимент автономных роботов-кормораздатчиков для отрасли животноводства, представив новую модель FRMCut 4.2.

Техника способна выполнять пять рабочих операций. Новый робот Lemmer Fullword FMRCut 4.2 взаимодействует с кормокухней и автономно выполняет все рабочие задачи взвешивания, резки, смешивания и подачи, а также проталкивания корма. На технику устанавливается двойной сменный смесительный бункер из нержавеющей стали толщиной 6 мм, который имеет емкость 4,2 куб.метра. Горизонтальная система разработана для обеспечения идеального смешивания даже при небольших порциях. В программном обеспечении для рациона можно указать до 20 запоминаемых компонентов, таких как грубые корма, силос, трава или сено, а также концентраты, минералы и жидкие компоненты (патока и другие).

В рамках крупнейшей агротехнологической выставки «ТатАгроЭкспо» в прошлом году отечественные ученые представили новую модификацию российского сельскохозяйственного робота Siberian Tiger, а также новые роботизированные платформы Siberkit и Spraymover.

Напомним, что в 2020 году российская команда молодых инженеров и ученых НИТУ «МИСиС», НИЯУ МИФИ, МИРэА, МГТУ «Станкин» разработала нового многофункционального автономного робота Siberian Tiger для сельскохозяйственных работ. Основателем проекта и главным инженером стартапа является Георгий Бондарь, который первым разработал конструкции модели и прототипа.

Основной задачей «Сибирского тигра» является проведение комплексного мониторинга состояния растений. При этом многофункциональный робот может следить за поливом, сорняками и предсказывать время сбора урожая.

Siberian Tiger представляет собой полуавтономный робот-трактор с камерами и датчиками для детектирования проблем, активной подвеской и колесами, расположенными на четырех вертикальных осях, что позволяет агрегату перемещаться всенаправленно. 

Машина весит 450 кг, имеет мотор мощностью 42 л.с. и специальные батареи, позволяющие разработке непрерывно работать до 16 часов.

Новая модификация робота, представленная в 2021 году, имеет существенно больше функций. Техника способна проводить комплексный мониторинг полей, инвентаризацию посевного поля, детектирование и поиск очагов заболеваний растений, геохимический анализ поля, состава почвы и анализ растений, а также создание карты уклонов.

В рамках выставки стало известно о принципе работы нового робота, который включает в себя сразу два устройства: многофункциональный робот и летающий беспилотник. Дрон собирает покадровое изображение поля и выявляет очаги заболеваний, куда и отправляется большой робот для сбора актуальной информации и получения точных изображений. Для определения заболеваний агрегат собирает датасеты. Клиренс каждого колеса может изменяться за счет действия актуаторов, что позволяет удерживать корпус в горизонте на полях с уклоном до 21°. Каждое колесо робота способно поворачиваться на 360° вокруг вертикальной оси, то есть робот может сменить направление движения без изменения направления корпуса.

Исследователи Санкт-Петербургского Федерального исследовательского центра РАН (СПб ФИЦ РАН) совместно с учеными из Германии, Сербии и Турции создали робототехнический комплекс (наземную сервисную платформу с паркующимся на ней дроном), который поможет фермерам эффективно выполнять различные виды сельхозработ (посев и сбор урожая, доставка грузов, опрыскивание и полив культур).

По мнению производителей, разработка позволит автоматизировать выполнение различных задач в аграрном секторе экономики, минимизировать усилия людей и повысить их безопасность. Модель комплекса представляет собой гетерогенного робота (состоит из нескольких различных видов роботов). Наземная автономная колесная платформа способна перемещаться по различным типам сельхозугодий, имеет отсек для полезной нагрузки, модули питания и установленную сверху взлетно-посадочную площадку для дрона.

Для ориентирования на местности платформа снабжена сенсорной системой, позволяющей объезжать препятствия и непроходимые участки ландшафта. При этом для навигации комплекс использует как информацию спутниковых систем (ГЛОНАСС), так и данные (фото, видео, аудио, радиосигналы), которые оперативно собирает дрон. Для этого учеными СПб ФИЦ РАН были разработаны алгоритмы локальной навигации и взаимодействия между роботами. 

Контроль за гетерогенным роботом осуществляется с помощью специальных алгоритмов для взаимодействия и управления всеми компонентами системы «оператор-платформа-дрон» на основе интуитивно понятных решений, например, с помощью жестов или голоса. Благодаря модульной конструкции на платформу можно устанавливать различные виды шасси для повышения проходимости и других механизмов, в зависимости от поставленных задач.

В 2021 году свою новинку в сегменте роботов представил и Мичуринский ГАУ. ВУЗ разработал новую роботизированную платформу для экологически безопасной защиты тепличных растений от болезней.

Робот был спроектирован и изготовлен коллективом научно-исследовательской проблемной лаборатории «Биофотоника» Мичуринского ГАУ под руководством заведующего, доктора технических наук Андрея Будаговского. Технология обладает новизной и защищена пятью патентами РФ. 

По словам мичуринских ученых, о разработке робота задумались, когда столкнулись с необходимостью облучать тепличные растения в темное время суток. В связи с тем, что вручную данную операцию сделать сложно, роботизированная платформа появилась как решение данной проблемы. При этом другая сторона вопроса заключается в том, что интеллектуальная техника может стать основой для создания новых специальностей и более совершенных технологий. Сотрудники лаборатории провели большое количество исследований и пришли к выводу, что облучение когерентным, в частности лазерным светом, стимулирует функциональную активность различных живых организмов. При этом у растений увеличивается устойчивость к болезням и полезная продуктивность. Также было показано, что лазерное облучение значительно повышает активность защитных биопрепаратов на основе живых культур. Такие экологически безопасные факторы используются роботизированной платформой для обработки растений.

Роботизированная платформа является полностью автономной, агрегат самостоятельно передвигается по труборельсам, предназначенным для технологического оборудования, с которого производят уходные работы и сбор урожая. Встроенные сенсоры помогают технологии распознавать препятствия на пути движения и избегать их, осуществляя остановку и перемещение в противоположном направлении. 

Устройство оснащено датчиками измерения освещенности, температуры, влажности и углекислого газа — основных параметров в тепличном помещении. Расположенная над блоком управления солнечная батарея позволяет получать энергию света и подзаряжать аккумулятор. В роботизированной платформе используются 28 лазерных модулей осуществляющих досветку растений. Они образуют сетку световых лучей для расширения зоны облучения.

Важное отличие новой модели роботизированного устройства от предыдущей версии — возможность расти вместе с растениями и самостоятельно принимать решения с помощью специально разработанных программ установленных в бортовом компьютере.

Роботизация сельского хозяйства связана с определенными рисками. Среди главных проблем, с которыми сталкивается отрасль, можно выделить актуальные вопросы точной идентификации и классификации целей, препятствий, позиционирования и навигации, сложности агрономических методов и процессов, безопасности и стандартизации, а также энергоэффективности.

При этом многие маркетинговые и аналитические агентства надеются на быстрое решение данных проблем и ожидают стремительный рост рынка сельскохозяйственных роботов в следующие 5 лет. 

Согласно прогнозу Market Research Engine (MRE), к 2025 году оборот на рынке роботов для АПК возрастет до рекордных 75 млрд долларов, что в 5 раз превышает показатели текущего года. Технологии сохранят растущий тренд по всем направлениям специализации. 

Нам же остается только не пропустить тот момент, когда роботы на полях станут не чем-то фантастическим, а простой обыденностью. Среди экспертов отрасли много как сторонников, так и противников роботизации, при чем и у тех, и у тех есть весомые аргументы за и против. Но факт остается фактом, роботы действительно уменьшают большинство затрат и упрощают саму работу в полях. При грамотном подходе к оптимизации инвестиционных влияний, инновационности, производительности, эффективности и окупаемости роботам гарантировано «место под солнцем» в сфере АПК уже в ближайшем будущем.