Rolnictwo i roboty rolnicze

„High-tech farming” to nie oksymoron. Współczesna działalność rolnicza bardziej przypomina Dolinę Krzemową niż Amerykański Gotyk. dzięki aplikacjom sterującym nawadnianiem, systemom GPS sterującym ciągnikami i kolczykom RFID monitorującym zwierzęta gospodarskie.

i robotyka jest coraz bardziej kluczowym elementem tej technologicznej stajni.

roboty zbierają jabłka, zbierają truskawki, zbierają sałatę i usuwają chwasty. Drony zbierają obrazy lotnicze, które pomagają rolnikom szybko ocenić stan upraw. A zrobotyzowane szklarnie kiełkują tysiące mil od tradycyjnych regionów rolniczych, uprawiając warzywa na podwórkach miejskich rynków o dużej konsumpcji.

wszystko to dzieje się w czasach, gdy plantatorzy borykają się z kosztownym, długotrwałym niedoborem siły roboczej i-przy przewidywanym wzroście globalnej populacji z 7,7 miliarda do 9,7 miliarda w ciągu nieco ponad 30 lat — popyt na żywność może znacznie wzrosnąć.

oto, jak roboty mogą pomóc złagodzić niektóre z tych wyzwań.

Roboty do zbioru plonów

na jego twarzy zbiór plonów wydaje się odpowiedni do automatyzacji. Jest to fizycznie obciążające i wysoce powtarzalne — rodzaj pracy, który jest często najskuteczniej kierowany w rewolucji robotów. (Patrz: fabryki, produkcja, Górnictwo, przetwórstwo logistyczne.), Ale niekoniecznie tak jest.

zbieranie plonów wymaga również zręczności manualnej i delikatnego dotyku. Wiele owoców łatwo siniaki w upale, a warzywa liściaste są łatwo rozdarte. Większość robotów nie jest na tyle zaawansowana, by poradzić sobie z takim poziomem precyzji. Pamiętajcie, że nie tak dawno temu robotycy w końcu zdobyli najnowocześniejszego bota do łapania piłki-wystarczająco proste dla ludzi, a tym bardziej dla robotów.

ale firmy agtech z sektora prywatnego i działy robotyki w środowisku akademickim kontynuują wysiłki, aby usunąć tę przeszkodę.

Harvest CROO

lokalizacja: Plant City, Fla.

jak to jest z robotami rolniczymi i rolniczymi: Gary Wishnatzki mówi o szczypcie pracy, z którym zmagali się plantatorzy w ciągu ostatnich kilku lat. Właściciel berry dostawca Wish Farms powiedział New Yorker w kwietniu, że opiera się na pracownikach wynajętych poprzez drogie programy wiz tymczasowych. Wśród przyczyn niedoboru siły roboczej w Ameryce, artykuł identyfikuje stłumioną imigrację i zmniejszony apetyt wśród nisko wykwalifikowanych pracowników domowych do wykonywania bolesnej pracy podczas zbioru truskawek. Jak przekonuje Wishnatzki, dążenie do automatyzacji nie polega na wyeliminowaniu pracy na farmie, ale na sprostaniu wymaganiom konsumentów, którzy oczekują świeżych truskawek nawet w środku zimy.

robi to jako współzałożyciel Harvest CROO, startupu, który opracował zaawansowanego robota do zbioru truskawek o nazwie Berry 5. Używa różnych komponentów robota – zamiast pojedynczego ramienia-aby chwycić liść, wybrać jagodę i spakować ją. Komputerowe widzenie pomaga Berry 5 rozszyfrować dojrzałe jagody z niedojrzałych przed wyrywaniem. Jest szybki w porównaniu z robotnikami ludzkimi, podobno jest w stanie wybrać roślinę w osiem sekund i przejść do następnej w półtora.

opracowany dzięki milionom dolarów inwestycji od innych w branży jagodowej, Berry 5 pracuje obecnie na Florida fields na próbie. Firma ma nadzieję na komercjalizację go przed końcem 2019 roku.

Cambridge University

lokalizacja: Cambridge, Wielka Brytania

jak to jest z wykorzystaniem rolnictwa i robotów rolniczych: Zbiory sałaty pozostały uparcie odporne na robotykę dzięki kruchości Rośliny i bliskości podłoża. Ale naukowcy z Uniwersytetu w Cambridge dokonali przełomu dzięki tak zwanemu „Vegebot”, innemu prototypowi napędzanemu komputerowo.

oto jak to działa: jedna kamera skanuje sałatę i daje kciuk w górę lub w dół do zbioru. Druga kamera (umieszczona w pobliżu ostrza) prowadzi kostkę bez zgniatania rośliny. Tymczasem algorytm uczenia maszynowego „uczy” robota unikać niedojrzałej lub chorej sałaty.

Vegebot nie działa z szybkością lub umiejętnościami ludzkich rąk, ale seria testów rzekomo potwierdziła sukces proof-of-concept, który również dobrze wróży innym naziemnym owocom, warzywom i zbożom.

” każde pole jest inne, każda sałata jest inna. Ale jeśli uda nam się stworzyć robotyczny kombajn z sałatą lodową, to uda nam się również z wieloma innymi uprawami” – powiedział w komunikacie prasowym Simon Birrell z Wydziału Inżynierii w Cambridge.

chociaż skalowalny komercyjny Kombajn do sałaty pozostaje nieuchwytny, wysiłki zmierzające do jego wyprodukowania wzrosły. Na przykład w 2017 roku firma John Deere przejęła CV agtech trailblazer Blue River Technology, która poczyniła znaczące postępy w robotyce skupionej na sałacie.

Obfite Robotyka

Lokalizacja:

jak to jest z robotami rolniczymi i rolniczymi: Ssący jabłko robot próżniowy od Abundant Robotics może początkowo wydawać się brutalny i nieprecyzyjny w porównaniu do wyrafinowanego Vegebota Cambridge, ale dziwny wygląd urządzenia — przypomina przymocowaną do traktora rurę ssącą-przeczy zaawansowanej technologii.

wykorzystując wyrafinowaną wizję komputerową, robot łyknie dojrzałe jabłka i omija ich niedojrzałych braci. Jest również otwarty na pomoc rolnika, ponieważ, jak zauważa Wired, jego algorytm może być aktualizowany na podstawie opinii ekspertów oceniających dojrzałość.

Automatyczne zbieranie jabłek stawia czoła wyzwaniom podobnym do zbierania sałaty i truskawek. Według dyrektora generalnego Abundant Dan Steere, ” wymaga to równoległego rozwiązania wielu złożonych problemów technicznych, od wizualnej identyfikacji owoców nadających się do zbioru i fizycznego manipulowania nimi w celu zbierania bez siniaków, po bezpieczną nawigację po samym sadzie.”

w marcu tego roku zbieracz jabłek odbył swoją dziewiczą komercyjną podróż na nowozelandzkim polu sadowniczym T&G Global.

Automatyzacja zbiorów

lokalizacja: Groton, Mas.

jak to jest z wykorzystaniem rolnictwa i robotów rolniczych: wszystkie te urocze dekoracyjne trawy, kwiaty i akcenty krzewów w lokalnym centrum ogrodniczym to wielki biznes. Komercyjny rynek szklarni ma stać się przemysłem wartym 38 miliardów dolarów w ciągu najbliższych czterech lat, a hodowcy coraz częściej używają robotów, aby zaspokoić wysokie zapotrzebowanie na siłę roboczą.

założona przez byłych pracowników Roomba inventors iRobot, Harvest Automation stworzyła swój pierwszy produkt z myślą o tym szybko rozwijającym się rynku. Robot HV-100 oparty na zachowaniu radzi sobie z ważną, ale bardzo powtarzalną i żmudną pracą roślin i pojemników. (Rośliny szklarniowe potrzebują przestrzeni między nimi, więc rosną grube, krzaczaste i sprężyste, ale zbyt dużo miejsca oznacza, że powierzchnia kwadratowa nie jest optymalizowana.) HV – 100 jest zbudowany tak, aby działał nawet w upalnych temperaturach i mniej dziewiczych środowiskach szkółek, w których rosną rośliny ozdobne oraz specjalne owoce i warzywa.

Roboty do odchwaszczania

jeśli kiedykolwiek zajmowałeś się własnym ogrodem, dobrze wiesz, że kontrola chwastów jest ważna i trudna. Komercyjni rolnicy też o tym wiedzą, ale na masową skalę. Nawet jeśli płodozmian jest możliwy, wiele dużych strojów przynajmniej w pewnym stopniu opiera się na stosowaniu herbicydów. Ale biorąc pod uwagę fakty, że rośliny mogą stać się odporne na chwasty i konsumenci są coraz bardziej niechętni do żywności poddanej obróbce chemicznej, nie jest to idealne rozwiązanie. Dlatego roboty do zarządzania chwastami-w tym te, które zawierają zaawansowaną sztuczną inteligencję, aby odróżnić plony od chwastów — są atrakcyjną opcją.

Naio Technologies

lokalizacja: Ramonville-Saint-Agne, Francja

jak używać robotów rolniczych i rolniczych: Château Mouton-Rothschild, jeden z najwybitniejszych producentów wina na Starym Świecie, jest bardzo Nowym Światem, jeśli chodzi o konserwację winnic. Słynna posiadłość jest jednym z kilku winiarzy, którzy nawiązali współpracę z Naio Technologies, aby zatrudnić Teda, robota do chwastów dostosowanego do winorośli.

elektryczny i w kształcie odwróconego U, długotrwały Ted jednocześnie przewraca się i okrąża rząd winorośli, używając nawigacji satelitarnej RTK, aby utrzymać kurs. (Dron odwzorowuje początkowy teren badany przez Ted.) Standardowe w branży ostrza i chwastowniki palcowe biegną wzdłuż podstawy, wyrywając niechciane chwasty z winorośli, a tym samym zmniejszając zapotrzebowanie na herbicydy. Kuzyni robotów Teda to robot pielący Oz i robot warzywny Dino.

Nexus Robotics

lokalizacja: Dartmouth, NS

jak to jest za pomocą robotów rolniczych: ten skrappy Nova Scotia startup grał David do niektórych z najbardziej prestiżowych robotyki Ameryki Północnej-program Goliaty na zeszłorocznych zawodach weed and feed AG-Bot. Najbardziej nagradzany wpis firmy, autonomiczny robot o nazwie r2weed2 (tak, dobrze to czytasz), wykorzystuje sztuczną inteligencję do rozróżniania chwastów i upraw, dzięki czemu te pierwsze są usuwane, a te drugie pozostawiane do wzrostu. W trakcie realizacji R2 gromadzi również dane, które pomagają rolnikom w analizie gleby i monitorowaniu środowiska. Wersja komercyjna będzie podobno dostępna jeszcze w tym roku.

Robotic Greenhouses/Robot Farming

zamiast wprowadzania robotów na pole, jeden z kolejnych wielkich osiągnięć w automatyzacji rolnictwa przyniesie robotom pole.

poniżej dwa dobrze finansowane startupy przybrzeżne-jeden na zachód, jeden na wschód-które pomagają zasadzić ziarno dla przyszłości robotyczno-szklarniowej. Nie wszystko można uprawiać w ten sposób, ale w przypadku niektórych upraw ulepszenia są uderzające. Obie te firmy obiecują dramatyczny spadek ilości zużywanej wody (o 90-95 procent mniej) dla równoważnego plonu, a obie oferują kontrolowane środowiska wewnętrzne, które eliminują potrzebę stosowania pestycydów. Oto jak to robią.

Robot rolniczy Iron Ox

lokalizacja: San Carlos, Calif.

Jak to jest z robotami rolniczymi: Wewnątrz tego, co firma określa jako „pierwszą na świecie autonomiczną farmę”, o powierzchni 8000 stóp kwadratowych, która bardziej przypomina laboratorium badawcze niż pole rolnicze, dwa połączone chmurami roboty nadzorują wzrost liściastych zieleni (sałata rzymska i maślana, bok choy, jarmuż, rukola) i ziół (bazylia, kolendra, szczypiorek, szczaw, pietruszka), wszystkie uprawiane w ciężkich strąkach hydroponicznych. Wykorzystując komputerowe widzenie i czujniki jako swoje „oczy”, jeden robot wykonuje ciężkie podnoszenie, transportując strąki przez obiekt; drugi analizuje i wybiera poszczególne rośliny.

to wszystko dzieje się pod wysokowydajnymi diodami LED i pod czujnym okiem kilkudziesięciu naukowców zajmujących się robotami i roślinami. Firma Y Combinator-założona przez dwóch absolwentów Willow Garage-twierdzi, że mała powierzchnia może przynieść tyle, co jedno-akrowe tradycyjne gospodarstwo.

Iron Ox rozpoczął produkcję w październiku ubiegłego roku w swoim zakładzie w stylu szklarni, a kilka miesięcy później rozpoczął sprzedaż w swoim pierwszym sklepie partnerskim, targu w swoim rodzinnym mieście San Carlos. Długoterminowym celem jest utworzenie dodatkowych gospodarstw w pobliżu innych obszarów o wysokim popycie, co zmniejszyłoby koszty transportu długoterminowego, które występują, gdy uprawy są izolowane do zaledwie kilku regionów w kraju.

Bowery Farming

lokalizacja: Nowy Jork

jak to jest za pomocą robotów rolniczych: w przeciwieństwie do dużych, niskoprofilowych kadzi, w których uprawy są pielęgnowane w Iron Ox, Bowery Farming układa warstwy tacek, z których każda jest wypełniona z zielenią, w tradycyjnym formacie wertykalnym wewnątrz, rosnąca przestrzeń.

ale wykorzystuje również robotykę, sztuczną inteligencję i prowadzi do uprawy liściastych zieleni i ziół z tym samym celem końcowym: rozwiązywaniem problemów związanych z niedoborem siły roboczej, dynamiką populacji i scentralizowanym rolnictwem.

tutaj opatentowany system operacyjny i złożony zestaw czujników gromadzą dane i utrzymują ultra-precyzyjną równowagę wody, temperatury, składników odżywczych i wilgotności. Jednocześnie zespół pionowych rolników pomaga zbierać plony i pilnować plonów.

firma, która otrzymała kapitał inwestycyjny od sławnego szefa kuchni Toma Colicchio i dyrektora generalnego Ubera dary Khosrowshahi, sprzedaje swoje warzywa i zioła w Whole Foods, Foragers i Westside Market. W nowojorskim metrze dostępne są również przez Peapod, Jet.com, Amazon i w dwóch ekskluzywnych restauracjach Colicchio.

Zdjęcia lotnicze Drony i drony do sadzenia nasion

Zdjęcia lotnicze mogą zaoszczędzić rolnikom dużo czasu, dając im widok upraw z lotu ptaka; w ten sposób mogą szybko uzyskać poczucie zdrowia roślin, problemów z owadami, układów nawadniania i wzrostu chwastów. Pozwala nawet precyzyjnie określić, ile pestycydów wymagają uprawy.

rolnicy mogą korzystać z różnych usług subskrypcyjnych, aby uzyskać dostęp do tych cennych obrazów przelotu (w tym termicznych, podczerwonych i NDVI) swoich pól, ale mniej firm w pełni wykorzystało bezzałogowe statki powietrzne (UAV). Najprawdopodobniej jest to spowodowane ograniczeniami FAA dotyczącymi autonomicznych dronów, które wymagają od pilotów natychmiastowej gotowości do przejęcia kontroli nad dronem. Małe bezzałogowe samoloty muszą być również utrzymywane w zasięgu wzroku niedoszłego pilota podczas lotu w powietrzu.

ale są tam, jeśli jeszcze nie w dużych ilościach. Oto kilka firm, które udowadniają, że coś jest w powietrzu, jeśli chodzi o obrazowanie rolnictwa, sadzenie nasion i siew chmur.

American Robotics

lokalizacja: Marlborough, Mass.

jak to jest z wykorzystaniem robotów rolniczych: American Robotics, jedna z kilku firm z obszaru Bostonu, dokonująca znaczących przełomów agtech, tworzy zespół Scout, drona do obrazowania powietrznego, który pasuje do tak zwanego modelu „drona w pudełku”.

pomiędzy lotami Scout mieszka wewnątrz skrzynki odpornej na warunki atmosferyczne, gdzie sam ładuje i przetwarza (za pośrednictwem edge computing) wszystkie gromadzone dane. Kiedy trwa lot, aby zbadać pola, Góra skrzynki otwiera się, a w pełni autonomiczny dron unosi się, wykorzystując sztuczną inteligencję do zaplanowania i przeprowadzenia biegu. Podczas misji, które można zaplanować lub uruchomić na żądanie, Scout gromadzi dane dotyczące stresu upraw, które rolnicy mogą wykorzystać w całym cyklu życia upraw. Jest to rodzaj nadzoru powietrznego, który pozostaje kluczowym aspektem w rozwijającej się dziedzinie tak zwanego rolnictwa precyzyjnego.

Taranis

lokalizacja: Tel Awiw

jak to jest z wykorzystaniem robotów rolniczych: biorąc pod uwagę ograniczenia FAA dotyczące autonomicznych dronów, być może nie jest zaskoczeniem, że niektórzy z wiodących dostawców UAV skoncentrowanych na rolnictwie mają siedzibę poza granicami kraju.USA i zaspokoić międzynarodową klientelę. Obejmuje to Izraelskie Taranis, które dostarczyło wysokiej rozdzielczości skany rolnikom w Europie, Ameryce Południowej i Ameryce Północnej. Wraz z bardziej tradycyjnymi samolotami, firma obsługuje drony, które wykorzystują komputerową wizję i naukę danych do monitorowania stresu upraw i poprawy możliwości identyfikacji.

UAV Systems International

lokalizacja: Las Vegas

jak to jest z wykorzystaniem robotów rolniczych: każdy pilot UAV, który chce latać dronem, który waży więcej niż 55 funtów podczas startu (w tym ładunku), musi złożyć petycję o specjalne zwolnienie za pośrednictwem F. A. A. Oznacza to, że rolnicy, którzy nie są zwolnieni z podatku, którzy chcą rozrzucać nasiona drone na swoim areale, są ograniczeni w ilości kilogramów nasion, które mogą rozłożyć w jednym cyklu. Mimo to, wielu producentów opracowało Drony sprzedawane specjalnie do tego celu.

UAV Systems International sprzedaje dwa drony, które rozsiewają nasiona i nawozy, jeden o ładowności około czterech funtów, a drugi o ładowności około 11 funtów. Oba mają zasięg 2 mil i limit 20 minut, według firmy. UAV sprzedaje również drony do opryskiwaczy upraw i drony do nadzoru, które sprawdzają stan plonów.

Instytut Badawczy pustyni

lokalizacja: Reno, Nev.

jak to jest z wykorzystaniem robotów rolniczych: zasiew w chmurze polega na powodowaniu deszczu — dosłownie. Koncepcja sięga co najmniej 1946 roku, kiedy dr Bernard Vonnegut odkrył, że w pewnych warunkach wprowadzenie cząstek jodku srebra do chmur może pobudzić tworzenie kryształków lodu, potencjalnie wytrącając opady. (Ciekawostka: Bernard był bratem legendy Literackiej Kurta Vonneguta.) Ale kilkadziesiąt lat później, proces ten nadal ma krytyków, którzy zauważają, że zmienne obfitują i że trudno jest zmierzyć, ile deszczu lub śniegu jest rzeczywiście produktem nasion chmury. (Praktyka modyfikacji pogody ma również zastosowanie wojskowe i, należy zauważyć, jest zakazana na arenie międzynarodowej do użytku w wojnie). Ale gdy susze się nasilają, agencje rządowe wciąż próbują. W lipcu indonezyjska Rada ds. łagodzenia skutków katastrof wykorzystała zasiew w chmurze, aby uratować uprawy dotknięte suszą.

dzisiaj chmury są rozsiewane za pomocą samolotów, generatorów naziemnych lub kanistrów z napędem działowym lub rakietowym, ale naukowcy badają również, czy Drony poradzą sobie z tym zadaniem. W 2017 roku Desert Research Institute-część systemu szkolnictwa wyższego w Nevadzie — we współpracy z Drone America w szczególności uruchomił bezzałogowy dron zasiewający chmury podczas godzinnej autonomicznej walki i poza gołą linią wzroku naukowców.

„osiągnięcie tego kamienia milowego”, powiedział Mike Richards, prezes i dyrektor generalny Drone America, ” pozwala nam teraz skupić się na lotach na wyższych wysokościach i dłuższych dystansach; a także ekstremalne wyzwania związane z lataniem naszymi zaawansowanymi bezzałogowymi samolotami stałopłatowymi w trudnych, lodowatych warunkach pogodowych, które zapewniają optymalne zimowe warunki zasiewania chmur.”

obrazy za pośrednictwem portali społecznościowych i stron firmowych.