Роботы в сельском хозяйстве Израиля.

Автор: Александр Забутый, проф., Ph.D.

Содержание
1 Введение
2 Проблема дефицита рабочей силы в сельском хозяйстве и развитие робототехники
3 Основные направления применения роботов в хозяйстве
3.1 Сбор урожая
3.2 Приложения для животноводства
3.3 Преимущества роботов в сельском хозяйстве
4 Моторы Parvalux
5 Применение роботов в сельском хозяйстве Израиля
5.1 Робот-сборщик сладкого перца
5.2 Автоматизированное животноводческое хозяйство в Галилее
5.3 Сельскохозяйственная выставка
5.4 Blue White Robotics
5.5 Tevel Aerobotics Technologies
5.6 <удущее мониторинга домашнего скота
5.7 MetoMotion
5.8 miRobot — роботизированное решение для доения
5.9 Научная семеноводческая технология, внедренная в большие коммерческие фермы
5.10 Ведение сельского хозяйства с использованием искусственного интеллекта для удовлетворения растущего мирового спроса на продовольствие
5.11 FruitSpec — оценка урожая фруктов
6 Мировой опыт роботизации сельского хозяйства
6.1 Tortuga AgTech
6.2 Harvest Automation
6.3 Harvest CROO
6.4 Croo
6.5 FFRobotics
6.6 Сельскохозяйственные роботы для прополки и кошения
6.7 LaserWeeder от Carbon Robotics
6.8 Scythe Robotics
6.9 Компания Naio Technologies
6.10 Nexus Robotics
7 Сельскохозяйственные роботы в теплицах
7.1 AppHarvest
7.2 Iron Ox
7.3 Bowery Farming
8 Дроны для аэрофотосъемки и дроны для посева семян
8.1 American Robotics
8.2 UAV Systems International
8.3 TARANIS
9 Работа с дождевыми облаками
10 Использование дронов в опылении сельскохозяйственных растений и лесов
10.1 Японская разработка
10.2 Направления дальнейшей работы
10.3 Ещё один взгляд на опыление
10.4 Роботы-пчёлы в США
10.5 Опыление культур в Израиле
10.6 Поддержка здоровья пчелиного роя
10.7 Недостатки роботов-пчел
11 Цифровое земледелие и использование технологий прецизионного земледелия для оптимизации роста и эффективности
11.1 AgriTask – платформа прецизионной агрономии и сельскохозяйственной разведки
11.2 Netafim – системы сельскохозяйственного орошения
11.3 N-Drip – решение гравитационного микро-орошения
12 Заключение
13 См. также
14 Примечания
15 Источники

Введение
Производители продовольствия сталкиваются с дорогостоящей и долгосрочной нехваткой рабочей силы, а поскольку ожидается, что к 2050 году население мира вырастет с 7.7 млрд до 9.7 млрд человек, спрос на продукты питания может значительно возрасти.

Сельское хозяйство постоянно ищет способы увеличения производительности, повышения эффективности и сокращения отходов. Это привело к тому, что роботы и автоматизация стали неотъемлемой частью процессов ведения сельского хозяйства и производства продуктов питания.

По данным Всемирного банка, все меньше и меньше людей работают в сельском хозяйстве во всем мире, и только 1% от всех израильских рабочих заняты в поле.[1]

«Высокотехнологичное сельское хозяйство» — это не оксюморон. Современное сельскохозяйственное производство больше похоже на Силиконовую долину, чем на американскую готику, с приложениями, которые контролируют орошение, системами GPS, которые управляют тракторами, и ушными бирками с RFID-чипами, которые следят за домашним скотом.

В условиях нехватки рабочей силы и роста затрат, серьезно влияющих на производительность сельскохозяйственных процессов, фермеры все чаще внедряют сельскохозяйственных роботов, чтобы удовлетворить спрос, избежать отходов и полностью заполнить полки супермаркетов свежими продуктами. От высокотехнологичных теплиц до засева облаков —— вот как сельскохозяйственные роботы помогают фермерам.

Роботы имеют широкий спектр применений в сельском хозяйстве: от выполнения сложных задач, таких как мониторинг посевов и измерение уровня pH в почве, до более простых задач по сбору и упаковке фруктов и овощей и посадке семян.

Добавьте к этому автоматизацию систем вентиляции и управления воздухом для животноводства, производства молока и орошения, и становится ясно, что за технологиями будущее успешного сельского хозяйства.

Сельскохозяйственный робот, агроробот, агробот, робот фермер, робот опылитель и прочее — это робот, используемый в сельскохозяйственных целях.[2][3]

Сельскохозяйственные роботы варьируются от простых роботов для сбора и упаковки до высокотехнологичных автоматов, которые можно запрограммировать для наблюдения за посевами и выполнения сложных сельскохозяйственных задач. По мере развития технологий сельскохозяйственные роботы становятся все более специализированными, а будущее сельского хозяйства связано с постоянно растущей автоматизацией.

Беспилотные автоматизированные системы имеют ряд неоспоримых преимуществ. В их числе сокращение затрат и перерасхода материалов, а также более адаптивная, точная и выверенная работа, которая может выполняться круглосуточно. Роботам не нужен отдых, еда, сон. Они способны в непрерывном режиме выполнять определенные технологические операции с выверенной точностью и присущим «хладнокровием».

Однако, несмотря на десятилетия исследований, лишь немногие сельскохозяйственные роботы были коммерциализированы. Одной из причин отсутствия сельскохозяйственных роботов на рынке была их высокая стоимость, что делало их невыгодными для фермеров. Разработки начала 21 века в значительной степени сняли эту проблему. В настоящее время спрос на агророботов стремительно растет.

Определения:
Сельскохозяйственный робот, агроробот, агробот,робот-фермер, робот-опылитель и пр., — робот, используемый в сельскохозяйственных целях. (1. Википедия).
**************************************
Работа в сельском хозяйстве очень тяжела: вручную, в любую погоду, в неблагоприятных условиях .
Ситуация вынудила инженеров создавать роботизированные машины, механизмы и целые
комплексы для замены ими тяжёлых условий физического труда.
В последние 20 лет этот процесс шагнул ещё дальше — к созданию беспилотных аппаратов для работ в сельском хозяйстве. Это произошло в связи с нехваткой людских ресурсов в сельском хозяйстве в большинстве цивилизованных стран мира.
Основная область применения роботов в сельском хозяйстве — растениеводство(обработка почвы, внесение удобрений, посевы, прополка, окучивание, боронование, орошение, полив и уборка урожая) .
Практически эти же операции и ещё специфические присутствуют в уходе за ягодными культурами и фруктовыми посадками.

Индустрия сельского хозяйства отстаёт в использовании роботов от других отраслей, так как виды работ, сопряжённые с сельским хозяйством, не «прямолинейны», и многие повторяющиеся задачи каждый раз не совсем те же самые. В большинстве случаев множество факторов (например размер и цвет собираемых плодов) должны быть рассмотрены
до начала выполнения задачи и перепрограммированы для конкретного вида готовой продукции.

В животноводстве роботы широко используются при машинной дойке коров, при стрижке овец, при раздаче кормов сельхозживотным и птице на всех видах ферм, при уборке навоза, при искусственном осеменении свиней , крупного и мелкого рогатого скота.

От высокотехнологичных теплиц до засева облаков — вот как сельскохозяйственные роботы помогают фермерам восполнять нехватку рабочей силы — и полки наших супермаркетов.

«Высокотехнологичное сельское хозяйство» — это не «оксюморон». Современное сельскохозяйственное
производство больше похоже на Силиконовую долину, чем на американскую готику, с приложениями, которые контролируют орошение, системами GPS, которые управляют тракторами, и ушными бирками с RFID-чипами, которые следят за домашним скотом. И сельскохозяйственные роботы играют ключевую роль в этой технологической конюшне»( Роуз Веласкес).

Сельскохозяйственные роботы собирают яблоки, собирают клубнику, собирают салат и удаляют сорняки. Дроны собирают аэрофотоснимки, которые помогают фермерам быстро оценить состояние урожая. А роботизированные теплицы вырастают за тысячи миль от традиционных сельскохозяйственных угодий, выращивая овощи на задних дворах городских рынков с высоким потреблением.

Все это происходит в то время, когда производители сталкиваются с дорогостоящей и долгосрочной нехваткой рабочей силы, а поскольку ожидается, что к 2050 году население мира вырастет с 7,7 млрд до 9,7 млрд человек, спрос на продукты питания может значительно возрасти.

Проблема: является ли вертикальное сельское хозяйство будущим сельского хозяйства?

Сельскохозяйственные роботы на уборке урожая
На первый взгляд кажется, что сбор урожая созрел для автоматизации. Это физически утомительно и часто повторяется — именно на этот вид труда наиболее эффективно направлена революция роботов. Но это не обязательно так.

Сбор урожая также требует ловкости рук и тонкого прикосновения. Многие фрукты легко повреждаются
на жаре, а листовые овощи легко рвутся. И большинство роботов просто недостаточно продвинуты, чтобы справиться с таким уровнем точности. Но агротехнологические компании работают над устранением этого препятствия.

Вот как сельскохозяйственные роботы могут помочь смягчить некоторые из этих проблем.
Роботы имеют широкий спектр применений в сельском хозяйстве: от выполнения сложных задач, таких как мониторинг посевов и измерение уровня pH в почве, до более простых задач по сбору и упаковке фруктов и овощей и посадке семян.

Сельскохозяйственная промышленность постоянно ищет способы увеличения производительности, повышения эффективности и сокращения отходов. Это привело к тому, что роботы и автоматизация стали неотъемлемой частью процессов ведения сельского хозяйства и производства продуктов питания.  Добавьте к этому автоматизацию систем вентиляции и управления воздухом для животноводства, производства молока и орошения, и становится ясно, что за технологиями будущее успешного сельского хозяйства.

Роботы и автоматизация особенно важны для крупных промышленных ферм, где есть много земли  для наблюдения и работы, а также для обработки большого количества урожая или продукции. В настоящее время роботы выполняют ряд задач, в том числе:

Посев. Беспилотные тракторы и роботы постепенно заменяют управляемую водителем технику для посева семян.

Сбор урожая. Основное использование роботов на фермах, особенно в условиях текущей нехватки рабочей силы, часто включает в себя робота с руками-сборщиками для сбора созревших фруктов и овощей.

Упаковка. Упаковка фруктов и овощей для распространения в розничной торговле часто осуществляется с использованием конвейерной ленты и роботов-манипуляторов для упаковки продуктов в соответствии с их типом. Их можно запрограммировать так, чтобы они отличали хорошие продукты от плохих, чтобы в супермаркет попадали только лучшие.

Укладка на поддоны — обычно выполняется вилочным погрузчиком и водителем, и поэтому во многих случаях также автоматизирована с использованием роботов для укладки на поддоны или роботов-манипуляторов.

Уход за посевами. Роботы могут быть запрограммированы на уход за посевами путем обрезки растений, прополки земли, применения инсектицидов или питательных веществ и обеспечения орошения.

Приложения для животноводства. С животноводством связано множество повторяющихся задач, которые можно автоматизировать, включая доение коров, разбрасывание корма и мониторинг земель для выпаса.

Преимущества роботов в сельском хозяйстве.
Несмотря на очевидные первоначальные финансовые затраты на автоматизацию сельскохозяйственных систем, существует ряд преимуществ, в том числе:

Производительность. Роботы могут работать быстрее людей и дольше без снижения производительности, риска травм или необходимости в перерывах.

Гарантированные работники.

При сезонных работах, таких как сбор фруктов, может быть сложно вовремя найти персонал, в то время как роботы могут
собирать продукты, когда они готовы, без риска того, что урожай останется в земле для гниения.

Сокращение количества отходов. Если урожай остается в земле из-за нехватки персонала или его не укладывают вовремя на поддоны для распределения, это может привести к потере урожая. С роботом-автоматом такого не будет.

Точность. Роботы не подвержены человеческим ошибкам, поэтому повторяющиеся задачи (и даже более сложные задачи) будут выполняться точно и точно на протяжении всего процесса.

Экономичность — несмотря на то, что затраты могут быть высокими, с роботами, работающими круглосуточно и без выходных, эти инвестиции быстро окупятся, поскольку фермы будут работать более эффективно, с меньшими отходами,
трудозатратами и эксплуатационными расходами.

Главное в роботах — это двигатели.
Двигатели являются ключевым компонентом, который позволяет роботам выполнять свои задачи, приводя в движение свои роботизированные руки, позволяя им двигаться, захватывать и выбирать для выполнения точных задач.

Например, при разработке роботов производителям необходимо убедиться, что двигатели, установленные вместе с
роботом, идеально подходят для выполняемой работы.
В компании Parvalux  предлагают ряд мотор-редукторов, которым доверяют ведущие производители систем сельскохозяйственной вентиляции и подачи кормов во всем мире, потому что они прочны и надежны. Эта компания представила новую линейку коллекторных двигателей постоянного тока BRx42, предназначенных для применения в робототехнике, с двумя различными размерами и крутящим моментом при различных напряжениях.

Будущее сельского хозяйства создается в Израиле из-за : тесных границ; маленькой площади, пригодной для сельского хозяйства; малое количество питьевой воды, которым можно поделиться – эта библейская
“страна, текущая млеком и медом” в 20-м веке упорно трудилась, чтобы изменить динамику своего сельского хозяйства, и даже научила пустыню цвести.

В мире широко известны факты о достижениях сельского хозяйства Израиля, которые были бы невозможны без применения новейших технологий и технических и биологических изобретений.

Научно — техническое сотрудничество с Израилем, который считается лидером в области исследований и инноваций, очень важно для сельскохозяйственных организаций во всем мире.
Это типично для менталитета “нации стартапов” – основательные научные исследования, подкрепленные промышленным участием, для получения прибыли при наличии ограниченных экономических ресурсов. Сочетание перечисленного
выше с предпринимательским складом ума означает, что технологические изобретения, подобные вышеупомянутым, доказывают, что страна Израиль пользуется большим уважением во всем мире как предприимчивая нация в области агротехнологий.

В сельском хозяйстве Израиля используются различные виды роботов. Как отечественные, так и лучшие модели зарубежных фирм.

Например, роботы-сборщики плодов и овощей, которые могут собирать продукцию в любых условиях и на любых поверхностях. Также есть роботы-плуги, которые могут обрабатывать землю и удобрять ее.
Кроме того, есть роботы-пропольщики, которые могут удалять сорняки и другие растения, которые мешают росту культур. Есть также роботы-подметальщики, которые могут очищать поле от листьев и других остатков.

Также есть роботы-подборщики фруктов, бездисковые тракторы/опрыскиватели и роботы-ножницы для резки овец.

Роботы в сельском хозяйстве: фермеров заменят беспилотники.
Роботы в сельском хозяйстве способны помочь людям, выполняя за них, конечно, не всю работу, но многое. Надеясь на это, два израильских фермера изобрели такого помощника.

Высокотехнологичные системы беспилотных летательных аппаратов будут способны заменить фермеров в их работе на полях.
Роботы в сельском хозяйстве: разработка израильских фермеров Ноама Азран и Двира Коэн.

Эти два фермера из Верхней Галилеи, разработали автоматическую систему ведения сельского хозяйства. Созданная ими
система использует специальные беспилотные летательные аппараты и оптимизирует устаревшие методы работы.
Система найдет всё, от новорожденного теленка до дыры в заборе, и освободит фермеру многие часы работы.

Система получила название «Джо» — в честь собаки- овчарки, вдохновившей идею. Ее представили на выставке «Agromshov» которая открылась  в Иерусалимском международном центре.
Азран и Коэн основали компанию, когда поняли огромную необходимость оптимизировать традиционные и устаревшие методы работы. Фермеры решили, что 21 век — самое время, чтобы положить конец изнурительной повседневной рутине
скотоводов. А так как работу нужно упростить, а не усложнить, нужен простой и удобный интерфейс. И никакой необходимости технологического обучения. Золотая середина между пастухом и умной технологией.

В итоге появилась беспилотная система, которая может выходить в поле и определять местонахождение голов
крупного рогатого скота. Когда беспилотник нашел животное, он отправляет обратно фермеру подробный отчет. В докладе
говорится, помимо прочего, про местоположение и состояние здоровья животного.«Джо» — это сложная система,
после расчета маршрута она может выходить в поле и определять местонахождение голов крупного рогатого скота,  отправляя обратно фермеру подробный отчет, включающий местоположение и состояние здоровья животных.
Система также способна выявлять и сообщать о состоянии оборудования на поле и других проблемах. Например, она даст
знать про бреши в заборе, пустое корыто для воды, отелившуюся корову и злоумышленников.

В целях продвижения отечественных технологий на мировой рынок, в Израиле ежегодно проводится выставка
Сельскохозяйственная выставка «Agromshov» позволяет показать аграрному миру разнообразные передовые разработки. Там же проходят профессиональные конференции.
Известная выставка проводится в Израиле уже в 32-й раз. Это самая главная и крупная выставка Израиля, посвященная сельскому хозяйству. В ней участвуют тысячи фермеров и предпринимателей. Выставка проводится с международным участием.

Передовые примеры израильских компаний, работающих в глобальном масштабе, стремящихся решить универсальные проблемы, стоящие перед коммерческими фермерами.
Технологии беспилотных летательных аппаратов и роботов для автономного ведения сельского хозяйства, сбора урожая и компенсации нехватки рабочей силы.

***

Blue White Robotics – Платформа “робот как услуга” для автономных систем
Компания Blue White Robotics предоставляет платформу “робот как услуга”, которая соединяет множество автономных систем, как воздушных, так и наземных, с приложениями реального мира.
Платформа предназначена для сбора данных, оценки окружающей обстановки и повышения эффективности и безопасности крупных операций в области сельского хозяйства, транспорта и быстрого реагирования. Используя преимущества дистанционного зондирования и искусственного интеллекта, компания Blue White Robotics намерена установить высочайший стандарт для простого и безопасного внедрения автономных технологий.

***

Tevel Aerobotics Technologies – Парк летающих уборочных роботов для фруктовых садов.
Компания Tevel Aerobotics Technologies объединила запатентованную летающую роботизированную платформу со сложными алгоритмами для создания автономной концепции управления фруктовыми садами и сбора урожая. Компания разрабатывает парк летающих роботов для сбора урожая, прореживания и обрезки в садах, предоставляя фермерам комплексное решение для сбора урожая.
Программное обеспечение для искусственного интеллекта, разработанное Tevel, позволяет сортировать фрукты на дереве, выбирая точное время для сбора лучших фруктов в саду. Решения компании имеют возможность доступа к верхушкам деревьев и способны работать на сложном рельефе, например, на узких или гористых плантациях.

***

Глобальное потепление и будущее мониторинга домашнего скота.
TAGim – Система мониторинга состояния здоровья домашнего скота
Компания TAGim – это разработчик системы мониторинга здоровья домашнего скота, которая автоматически и дистанционно контролирует температуру, движение и кормление отдельных животных. Система состоит из недорогих
одноразовых беспроводных ушных бирок, стационарной сети связи и облачной базы данных, панели управления и приложения pen-rider. Алгоритм компании TAGim для отслеживания состояния здоровья выдает отчеты для заинтересованных сторон и предупреждает обходчиков загонов, позволяя проводить ранние и эффективные
вмешательства на несколько дней раньше, чем появляются визуальные симптомы проблем со здоровьем животных. Интеллектуальные бирки одновременно служат бирками для визуальной идентификации, устраняя как лишнюю работу, так и необходимость для животных подвергаться дополнительной проколке для установки другой
бирки. Запатентованная технология Tagimразработана и применяется компанией Medisim.

***

miRobot – Роботизированное решение для доения Компания miRobot разработала доильную роботизированную систему, чтобы сделать доение коров более эффективным. По сути, техника делает работу за человека – очищает, доит и выполняет
необходимые процедуры после доения. Предоставляя альтернативу человеческому труду, miRobots сокращает расходы на заработную плату и увеличивает производство молока».

Кстати, компания miRobot входит в ТОП 12 лучших агротехнологических компаний Израиля.
MiRobot создает «молочных роботов», чтобы автоматизировать молочные фермы. Все меньше и меньше людей выбирают профессию фермера в эти дни, и еще меньше хотят работать на молочной
ферме. MiRobots предназначается для крупных хозяйств. При такой системе люди нужны чтобы только подготовить коров для доения. Очень выгодно устанавливать такую систему когда есть проблемы с рабочей силой в регионе.

Отметим, что проекты MiRobot относятстся к трансконтинентальным проектам, не зависящим от географического расположения государств. miRobot – это подключаемое роботизированное решение, которое автоматизирует всю процедуру
доения и объединяется с существующими системами доения, обеспечивая полную автоматизацию доильного зала.

Технология miRobot позволяет фермерам одновременно доить несколько стойл, при этом всего один оператор контролирует весь зал. Это помогает снизить затраты на рабочую силу, сократить время доения, увеличить пропускную способность доильного зала, улучшить качество молока, здоровье коров и повысить надои.

***

Научная семеноводческая технология, внедренная в большие коммерческие фермы Salicrop – Обработка семян для оптимизации урожайности в условиях засоления почвы Компания SaliCrop разработала метод обработки
семян без применения генетической модификации для разных сортов злаковых культур, овощей и  посевного зерна. Обработка семян стимулирует особую эпигенетику растения, что обеспечивает рост растений и урожайность на почвах с высокой соленостью или при орошении солоноватой водой. Обработка по способу компании SaliCrop проводится с использованием состава, компоненты которого признаны как безопасные. Рецептура SaliCrop, основанная на фирменном ноу-хау, применима к широкому спектру сельскохозяйственных культур,ь таких как помидоры, перец, шпинат, рис, пшеница и кукуруза.

***

Ведение сельского хозяйства с использованием искусственного интеллекта для удовлетворения растущего мирового спроса на продовольствие.

CropX – Платформа сельскохозяйственной аналитики для управления фермерским хозяйством.

CropX – это компания сельскохозяйственной аналитики, которая занимается потребностью выращивать больше продукции с меньшими затратами, чтобы прокормить растущее население Земли. Компания специализируется на разработке решений для фермерских хозяйств и процессе принятия решений в сельском хозяйстве. Компания CropX объединяет наборы данных, полученных над поверхностью земли, и наборы данных, полученных в почве, собираемые в реальном времени оригинальными датчиками почвы собственной разработки, которые передают собранные данные на облачную платформу для интеграции с изображениями съемки, данными о погоде, картами рельефа и текстуры почвы, моделями
сельскохозяйственных культур и многими другими наборами данных. Затем данные анализируются с помощью алгоритмов на основе ИИ для предоставления общей картины и автоматизации с помощью приложения CropX. Имея с момента своего
появления в 2017 году более 1200 платных клиентов и примерно 8500 установок, компания CropX продемонстрировала экономию воды более чем на 40% для разных видов сельскохозяйственных культур при увеличении урожайности на 10%

***

FruitSpec – Оценка урожая фруктов
Компания FruitSpec предлагает решение, предназначенное для точной оценки урожая фруктов в начале сезона. Решение компании основано на fтехнологии гиперспектрального машинного зрения.
Модули датчиков FruitSpec, установленные по бокам трактора, сканируют деревья, когда трактор движется
вдоль рядов фруктового сада во время обычной работы. Применяемая система компьютерного
зрения автоматически подсчитывает и оценивает количество и размер плодов. Затем заказчик – упаковочная компания – получает отчеты о точном урожае и распределении размеров плодов как на уровне отдельного дерева, так и для сканируемой площади в целом. FruitSpec – компания портфельной компании-инкубатора Trendlines Agtech.

***

Tortuga AgTech предоставляет фермам роботов, которые автоматизируют такие задачи, как идентификация и сбор спелых фруктов. Компания заявляет, что ее решения могут помочь решить такие проблемы, как нехватка рабочей силы и рост затрат, а также избежать любого ущерба, который может быть нанесен человеческими руками в процессе сбора
урожая. По словам Тортуги, отряд автономных роботов может собирать фрукты с точностью до 98 процентов, требуя только наблюдения одного человека.

***

Компания Harvest Automation, основанная бывшими сотрудниками изобретателями Roomba iRobot, выпустила свой первый продукт с учетом быстрорастущего рынка садоводства. Робот HV-100, основанный на поведении, выполняет важную, но очень повторяющуюся и напряженную работу по размещению контейнерных культур и растений. Тепличным растениям нужно пространство между ними, чтобы они росли густыми, пушистыми и упругими, но слишком много места означает, что
квадратные метры не оптимизируются. HV-100 сконструирован так, чтобы продолжать работать даже при палящих температурах и в далеко не идеальной среде питомников, где выращивают декоративные растения, а также специальные фрукты и овощи.

***

Harvest CROO — стартап в области робототехники, разработавший передового робота для сбора клубники. Он использует множество роботизированных компонентов, а не одну руку, чтобы схватить лист, собрать ягоду и упаковать ее.

Компьютерное зрение помогает роботизированной системе Harvest CROO отличить спелые ягоды от неспелых перед сбором. И это быстро по сравнению с людьми-рабочими, якобы способными сорвать растение за восемь секунд и перейти к следующему за полторы.

***

Croo

Сбор урожая салата остается упорно устойчивым к роботам благодаря хрупкому характеру растения и непосредственной близости к земле. Но исследователи из Кембриджского университета совершили прорыв с «Вегеботом», еще одним
прототипом компьютерного зрения.
Вот как это работает: одна камера сканирует листья салата и сигнализирует о сборе урожая. Затем вторая камера (расположенная рядом с лезвием) направляет кирку, не раздавливая растение. Тем временем алгоритм машинного обучения «учит» робота избегать незрелого или больного салата.

***

FFRobotics разрабатывает робота-уборщика фруктов для коммерческого рынка. Роботизированная система компании использует компьютерное зрение для определения спелых фруктов и имитирует движение руки человека при сборе яблок. Согласно веб-сайту компании, робот-сборщик в 10 раз быстрее, чем сборщики урожая. Несмотря на то, что компания все еще находится в разработке, она получила финансирование от исследовательской программы Horizon Европейского Союза/

***

Сельскохозяйственные роботы для прополки и косьбы.
Если вы когда-либо ухаживали за личным садом, вы хорошо знаете, что работа по дому, такая как кошение и борьба с сорняками, одновременно важна и сложна. Коммерческие земледельцы тоже это знают, но в массовом масштабе. Даже когда возможен севооборот, многие крупные предприятия хотя бы частично полагаются на использование гербицидов. Но учитывая тот факт, что растения могут стать устойчивыми к средствам от сорняков, а потребители все больше не любят химически обработанные продукты, вряд ли это идеальное решение. А кошение — это трудоемкая обязанность для больших участков. Вот почему роботы для борьбы с сорняками и косилки, в том числе с продвинутым искусственным интеллектом, являются привлекательным вариантом.

***

LaserWeeder от Carbon Robotics использует искусственный интеллект и компьютерное зрение для борьбы с сорняками на специальных культурах. Косилки способны различать сельскохозяйственные культуры и сорняки, а затем использовать лазерную технологию для уничтожения сорняков, не нанося никакого ущерба посевам. Компания заявляет, что ее технология может улучшить качество урожая, а также снизить затраты.

***

Scythe Robotics производит автономные электрические косилки, чтобы обеспечить эффективное и устойчивое содержание
собственности. Газонокосилка M.52 компании оснащена дюжиной датчиков, обеспечивающих 360-градусное восприятие, а также передовым искусственным интеллектом, позволяющим машине преодолевать препятствия.

***

Компания Naio Technologies разработала трех разных роботов, которые будут помогать фермерам в рыхлении полей до прополки овощных полей и виноградников. Одним из примечательных примеров является партнерство компании с Château
Mouton-Rothschild для привлечения Теда, робота-уничтожителя сорняков, разработанного компанией для работы на виноградниках. Электрический и имеющий форму перевернутой буквы U, долгоживущий Тед одновременно перекатывается по ряду виноградных лоз и вокруг него, используя спутниковую навигацию RTK, чтобы оставаться на курсе, а дроны наносят на карту первоначальный участок земли, который исследует Тед. Стандартные лезвия и пальцевые прополочные устройства проходят вдоль основания, удаляя нежелательные сорняки с лоз и, следовательно, уменьшая потребность в гербицидах.

***

Компания Nexus Robotics создала автономного робота для выдергивания сорняков, получившего название R2Weed2 (да, вы правильно прочитали), который использует искусственный интеллект для сорняков и
сельскохозяйственных культур, которые сначала удалялись, а вторичные осваивались растениями. Во время работы R2 также собирает данные, которые относятся к фермерам для анализа окружающей среды и наблюдения за окружающей средой.

***

Сельскохозяйственные роботы в теплицах.

Есть несколько стартапов, помогающих посеять семена будущей роботизированной теплицы. Не все можно выращивать таким образом, но для некоторых культур развития поразительны. Эти компании обещают резкое потребление большого количества воды — на 90–95% — меньше — при эквивалентной урожайности и могут быть случаи частого применения
в организме, что является обязательным требованием в отношении пестицидов.

***

AppHarvest — это компания, занимающаяся фермами в закрытых помещениях, использующая  искусственный интеллект и робототехнику, а также сбор дождевой воды и точное выращивание, чтобы сократить потребление воды и повысить
урожайность. Расположенная в Центральных Аппалачах, компания производит устойчивую продукцию, которую можно доставить 70 процентам населения страны в течение дня. Использование робототехники для обнаружения  опухолей и контроля за растениями.

***

IronOx

Внутри того, что Iron Ox описал как «первую в мире автономную ферму» — пространство площадью 8000 квадратных футов, которое больше похоже на исследовательскую лабораторию, чем на поле фермы, — два робота,  наблюдают за ростом листовой зелени, такой как ромэн и салат-латук. китайская капуста, капуста и руккола, а также различные травы. Вся продукция выращивается в гидропонных капсулах. Требуется компьютерное наблюдение и датчики в качестве «глаз», один робот выполняет всю тяжелую работу, занимаясь капсулами по объекту; второй анализирует и выбирает отдельные растения. Все это происходит под высокоэффективным светодиодным освещением и под пристальным вниманием, которое возникает у ученых-роботов и специалистов по растениям.
Iron Ox начала производство в своем родном городе Сан-Карлос, штат Техас, и теперь производство  компании доступно в нескольких штатах западного и южного регионов страны.

***

Bowery Farming складывает ряды лотков, каждый из которых заполнен зеленью, в традиционном формате вертикального земледелия на своих фермах на восточном побережье. Компания использует робототехнику, искусственный интеллект и
светодиоды для выращивания листовой зелени и трав с целью решения проблем, связанных с нехваткой рабочей силы, демографическим бумом и централизованным ведением сельского хозяйства. На объектах Bowery Farming запатентованная
операционная система и сложный набор датчиков собирают данные и поддерживают сверхточный баланс воды, температуры, питательных веществ и влажности. В то же время команда вертикальных фермеров помогает собирать урожай и следить за посевами. Компания продает свою зелень и травы в магазинах Whole Foods, Foragers и Westside Market. В
районе метро Нью-Йорка они также доступны через Peapod, Jet.com и Amazon.

***

Дроны для аэрофотосъемки и дроны для посева семян.

Аэрофотосъемка может сэкономить фермерам много времени, давая им возможность увидеть урожай с высоты птичьего полета. Таким образом, они могут быстро получить представление о здоровье растительности, проблемах с насекомыми, схемах орошения и росте сорняков. Это даже позволяет им точно определить, сколько пестицидов требуется культурам.
Фермеры могут использовать различные услуги по подписке для доступа к этим ценным изображениям своих полей — например, тепловым, инфракрасным и NDVI — своим полям, но меньше компаний полностью погрузились в беспилотные летательные аппараты. Скорее всего, это связано с ограничениями FAA на автономные дроны, которые требуют, чтобы
пилоты были немедленно готовы взять на себя управление дроном. Небольшие беспилотные летательные аппараты также должны находиться в пределах прямой видимости потенциального пилота в воздухе. Но они там. Вот некоторые компании, которые доказывают, что что-то витает в воздухе, когда дело доходит до сельскохозяйственных изображений, посева семян и засева облаков.

***

American Robotics, одна из нескольких компаний, совершивших заметные прорывы в области  сельскохозяйственных технологий, является командой разработчиков Scout, беспилотника для аэрофотосъемки, который соответствует так
называемой модели «дрона в коробке».
Между полетами Scout живет внутри защищенного от непогоды бокса, где он самостоятельно заряжается и
обрабатывает с помощью периферийных вычислений все собираемые данные. Когда он отправляется в полет, чтобы исследовать поля, крышка коробки открывается, и полностью автономный дрон взлетает, используя искусственный интеллект для планирования и проведения полета. Во время миссий, которые могут быть запланированы или запущены по запросу, Scout собирает данные о стрессе растений, которые фермеры могут использовать на протяжении всего жизненного цикла урожая.
Любой пилот БПЛА, который хочет управлять дроном, который весит более 55 фунтов при взлете, должен подать прошение о специальном освобождении через FAA. Это означает, что не освобожденные фермеры, которые хотят разбрасывать семена с помощью дронов, ограничены в том, сколько фунтов семян они могут разбрасывать за один раз. Тем не менее, ряд производителей разработали дроны специально для этой цели.

***

UAV Systems International продает два дрона, которые разбрасывают семена и удобрения, один с грузоподъемностью около четырех фунтов, а другой с полезной нагрузкой около 11 фунтов. По данным компании, оба имеют дальность полета в две мили и ограничение в 20 минут. БПЛА также предлагает беспилотные летательные аппараты-опрыскиватели и дроны-наблюдатели, которые проверяют состояние посевов.

***

TARANIS
Учитывая ограничения FAA на автономные дроны, возможно, неудивительно, что некоторые из ведущих поставщиков БПЛА для сельского хозяйства обслуживают международную клиентуру. В том числе Taranis, который предоставил свои сканеры высокого разрешения фермерам в Европе, Южной и Северной Америке. Наряду с более традиционными самолетами компания использует дроны, которые используют компьютерное зрение и науку о данных
для мониторинга стресса урожая и самоулучшения возможностей идентификации.

***

Засев облаков заключается в том, чтобы вызвать дождь — в буквальном смысле. Эта концепция восходит по крайней мере к 1946 году, когда доктор Бернар Воннегут обнаружил, что при определенных условиях введение частиц йодида серебра в облака может стимулировать образование кристаллов льда, потенциально вызывающих осадки. Хотя в отношении этой концепции были некоторые сомнения, по мере усиления засухи правительственные учреждения продолжают попытки. В 2017 году Исследовательский институт пустынь совместно с Drone America, в частности, запустил  беспилотник для
засева облаков во время часового автономного полета вне пределов прямой видимости исследователей. С тех пор институт разработал программу, в рамках которой регулярно проводятся исследования засева облаков в различных горных хребтах Западных регионов США.

***

Использование дронов в опылении растений и лесов.

В последнее время много говорят о пчелах. Это неудивительно, учитывая, что во всем мире их количество снижается с угрожающей скоростью, и их исчезновение оставит нас без почти 70% фруктов, овощей, семян и орехов. Это не только пчелы. Ежегодное глобальное производство продуктов питания, которое ведется по видам земных опылителей, составляет от 235 млрд. долл. США до 577 млрд. долл. США, причем все большее число этих  видов, примерно 16%, ведет к вымиранию.
Из-за роли пчел в содействии восстановления лесов , производству продуктов питания и возможностей получения дохода, пасеки становятся все более популярным видом в зонах восстановления окружающей среды в качестве средства сохранения и восстановления лесов.
Благодаря сбору урожая и продаже меда сельские семьи могут зарабатывать на жизнь здоровыми цветущими лесами — стимулом для местного участия в восстановлении лесов. Более того, опыление пчел само по себе помогает восстановлению леса. Интенсивное опыление также может повысить урожайность сельскохозяйственных культур в близлежащих фермах, предоставляя дополнительные преимущества для фермерских общин. Кроме пчел растения опыляют шмели, птицы,
особенно мелкие, например, колибри, насекомые, например стрекозы, бабочки, также это делают и
летучие мыши. (1)
Опыление является фундаментальным естественным процессом, который позволяет растениям размножаться. Пыльца, которая содержит генетический материал растения, должна перейти от мужской части цветка к женской части другого цветка того же вида для достижения оплодотворения. Чаще всего это требует опылителя — организма, который физически переносит пыльцу между цветами.

По данным доклада, опубликованного Организацией Объединенных Наций, примерно 75 процентов мировых культур, включая основные продукты, такие как яблоки, шоколад, морковь и кофе, зависят, по крайней мере частично, от опыления.
Ориентировочная стоимость продуктов, произведенных с помощью опылителей, составляет от 235 млрд. До 577 млрд. долларов в год. Но многие опылители находятся под угрозой, особенно насекомые, такие как пчелы и бабочки. Они
принадлежат к группе беспозвоночных опылителей, в которых 40 процентов видов сталкиваются с исчезновением, согласно тому же докладу.
В связи с катастрофическим сокращением на планете численности пчел – главных опылителей растений и лесов, перед биологами и инженерами разных стран реально встала проблема замещения биологических опылителей техническими. «Беспилотник» — это попытка решить эту проблему: «Глобальный кризис опыления является критической проблемой для
окружающей среды и нашей жизни», — пишут авторы исследования(3).

Ключ находится в геле. Чтобы создать искусственный опылитель, исследователи сначала выбрали самую маленькую модель дрона стоимостью всего в 100 долларов. Затем они прикрепили щетину конского волоса с его нижней стороны, чтобы подражать строению тельца пчелы. Потом они покрыли щетину липким гелем, который используется, чтобы захватить пыльцу, когда гаппаратик касается цветка. Эйджиро Мияко из Национального института передовых промышленных наук и технологий Японии и его коллеги использовали принцип перекрестного опыления у пчел, чтобы сделать беспилотник, который переносит пыльцу между цветами. Ручной управляемый беспилотник имеет ширину 4 см и весит 15 грамм. Дно покрыто конским волосом, покрытым специальным липким гелем. Когда беспилотный летает на цветок, пыльцевые зерна
слегка прилипают к гелю, затем стираются на следующем посещенном цветке.
Японский исследователь Мияко говорит, что пришел к гелю как к решению инженерной задачи совершенно случайно, найдя давно забытый в ящике тюбик с гелем(3). Инженер Мияко объяснил, что особенность его геля заключается в том, что он не высыхает. Обычные гели , в основном, сделаны из воды, поэтому они быстро испаряются. А этот липкий гель не испаряется даже, если его положить в вакуум или в горячую печь. А это важно при работе дрона на солнце. Кроме того, за
два года хранения в ящике стола, гель не изменил своих физических свойств по объёму и вязкости, что сделало его идеальным кандидатом для решения задачи. Чтобы волосы эффективно собирали пыльцу, исследователи накрыли их ионным жидким гелем (ILG) — липким веществом с длительным «клеем-липкостью» — идеальным решением для
взятия пыльцы с одного цветка и переноса его на другой. Более того, смесь ILG имеет другое качество: когда свет попадает в него, он смешивается с цветом его окружения, потенциально маскируя бота от потенциальных хищников. Искусственный опылитель был нанесен на тычинки и пестики цветов L. japonicum, типа дикой лилии. Опыление было подтверждено с помощью флуоресцентной микроскопии.
Опыление было достигнуто на очень большом цветке, и беспилотный летательный аппарат не был автономным: «Я полагаю, что некоторая форма искусственного интеллекта и GPS была бы очень полезна для развития таких автоматических машин в будущем», сказал Мияко.
Еще предстоит проделать большую работу, прежде чем мы сможем подражать сложному поведению насекомых и животных: «Существует мало шансов, что это может заменить опылители», — говорит Кристина Грозингер, директор Центра исследований опылителей в Университете штата Пенсильвания. «Проведенные опыты развили специализированное поведение летательного аппарата для работы с различными видами цветов. Предлагаемый искусственный аппарат-опылитель действительно может только« опылять »цветы, которые чрезвычайно легко опыляются», — добавила она.

Крошечный беспилотный летательный аппарат может летать между цветами и растениями, собирать пыльцу на свою нижнюю сторону и распределять ее, как это делают пчелы . Устройство имеет размер колибри и имеет четыре вращающихся лопасти, чтобы поддерживать его в воздухе. При достаточно длительной практике, ученые смогли маневрировать удаленным управляемым ботом, чтобы только щетинки, а не громоздкие тела или лопасти аккуратно
касались цветочной тычинки для сбора пыльцы. «Мы надеемся, что это поможет решить проблему снижения численности пчел», — говорит Мияко. «Но что более важно, пчёлы и беспилотные летательные аппараты должны использоваться вместе».

Будущее растениеводства?
Но пока не ищите полей, заполненных жужжащими ботами. Поскольку бот опылителя управляется дистанционно, ему нужен пилот. Пилот, который будет руководить им от растения к улью, что нецелесообразно для управления большими стаями.

Однако, возможно, что беспилотники смогут однажды научиться летать самостоятельно, используя GPS и искусственный интеллект, говорят ученые. Единственное, что они все равно не смогут сделать — сделать мед. Но с их рабочей нагрузкой опыления, возможно, мы могли бы оставить ее на пчел.

Пчелы прекрасны в опылении цветов, но обратите внимание, они работают так же, как и вибраторы. В СМИ прошла шумиха о потерях пчел, много предложений было размещены о том, как заменить естественные опылители, прийти beepocalypse. Роботизированные пчелы кажутся довольно простым предложением: летать роботом вокруг, чтобы собирать пыльцу с цветов, передавать пыльцу. Только одна проблема: некоторые растения не так легко сдаются.

Пыльца – сперма растения и пчелы, и растения развили сложное сексуальное суррогатное материнство в течение своих миллионов лет эволюции вместе. Некоторые растения заманивают опылителей в коктейль с нектаром, а затем сбрасывают пыльцу на них в качестве цены на бесплатные напитки. У некоторых есть цветочные части, которые доступны только для длинных хоботков. И некоторым растениям требуется стимуляция, чтобы они выпустили свою пыльцу.

Неопыленные цветы ждут, пока пчела прилетает и вибрирует только на правильной частоте, только в нужном месте. Так опыляются картофель, помидоры, баклажаны и перец, тыквы, цуккини, черника и брусника, – все эти пищевые растения являются примерами культур, требующих опыления жужжанием.

Когда пчела звучит, она сбрасывает сцепление на крыльях, чтобы уложить их в нейтральное положение, и разворачивает вверх мускулы крыла. Это создает вибрацию в помещении до 400 Гц, или 24,000 колебаний в минуту, имеющую отчетливый звук. Пчела упорно трудится, чтобы убедить цветок выделить пыльцу.

Цветы выпускают только около 20% общего объема содержащейся в них пыльцы в каждом всплеске. Это побуждает пчел совершать несколько посещений цветков того же типа. Это означает больше перекрестного опыления, меньше инбридинга и больше фруктов и семян для растения.

Еще один взгляд на опыление
Лучшим решением, конечно, было бы сохранить пчел, которые у нас есть. Но у нас уже есть другой способ опылять без пчел. Помидоры, выращенные в теплицах, отгораживаются от обычных опылителей, поэтому фермеры разработали способ решения проблемы отсутствия пчел. Нам не нужны модные минидроны! Нам нужны робо-вибраторы.

Вибраторы являются очень эффективными заменителями пчел для растений, которые нуждаются в опылении жужжанием. Это довольно тщательная работа.

В одном испытании потребовалось 11.75 часа на опыление 640 растений томатов с помощью вибратора, чуть более 1 минуты на растение. Тем не менее, увеличение урожая плодов, как правило, стоит времени и усилий.

Никто не станет возражать против того, что наиболее мощным природным вибратором-опылителем является шмель. Но не все фермеры разводят и содержат шмелей. С каждым годом все больше желающих приобрести так называемую «электрическую пчелу» для опыления своих теплиц. Это прибор VeggieBee, он регулируется по интенсивности; его диапазон составляет 29,000-44,000 колебаний в минуту, очень похож на шмелей. Для сравнения: Hitachi Magic Wand, один из самых мощных доступных устройств персонального массажа для человека, обеспечивает 6000 вибраций в минуту.

Надеюсь, теперь у вас больше уважения к тому, сколько вибраций при жужжании может произвести шмель.

Опыление является жизненно важным процессом для всех цветущих растений. Но, в отличие от животных, растения не могут двигаться в поисках партнера, они должны полагаться на помощь внешних сил, таких как ветер, вода или насекомые, которые передают пыльцу другому растению для создания новых семян.

Несмотря на то, что внешняя среда способна обеспечить опыление растений, этого недостаточно для интенсивного сельскохозяйственного производства. В связи с этим возникает необходимость поиска нового более эффективного инструмента для опыления с целью повышения урожайности сельскохозяйственных культур. Смоделированное опыление сельскохозяйственных растений с помощью нанокоптера может обеспечить сбор и доставку пыльцы в режиме автоматического управления.

Конструкция нанокоптера для опыления может быть выполнена на основе инновационной модификации существующей модели путем ее перепрограммирования в отношении его контроллера полета, который должен быть полностью адаптирован к компьютерному интерфейсу. Роботизированная система предлагается специально для искусственного опыления в условиях теплиц и мелких сельскохозяйственных предприятий.

Новые технологии нанокоптерного и вибрационного опыления приобретают все большую популярность в развитых странах. В Российской Федерации пока что искусственные технические способы опыления растений и лесов не нашли своего развития. Дело за будущим.

Роботы-пчёлы в США.
Пчелы-роботы, также называемые механическими пчелами, представляют собой машины, имитирующие работу настоящих пчел. Они чаще всего используются для опыления, но также могут использоваться для контроля за здоровьем улья.

Действительно, по данным Министерства сельского хозяйства США, пчелы играют решающую роль в сельском хозяйстве, помогая опылять около 35 процентов мировых продовольственных культур. А медоносные пчелы, в частности, опыляют более 90 коммерчески выращиваемых культур только в Соединенных Штатах, включая яблоки, брокколи и миндаль.

По большей части эти пчелы являются управляемым видом, как домашний скот, и их перевозят из одного места в другое для опыления сельскохозяйственных культур, которые в конечном итоге дают фрукты и овощи, которые мы все потребляем.

Несмотря на то, что угроза глобального дефицита продовольствия из-за массового вымирания пчел отсутствует, о чем широко сообщалось, медоносные пчелы по-прежнему сталкиваются ссерьезными проблемами. Коммодитизированные пчелы особенно уязвимы для различных паразитов и болезней, и у них строгие диетические потребности.

Между тем, население планеты быстро растет — вместе со спросом на продукты питания —затрагивая все, от роста кофейных зерен до миндаля.

«У вас есть эти сложные кривые спроса и предложения. И наши опылители способны удовлетворить большую часть потребности, но не всю», — сказал Built In Саймон Поттс, профессор биоразнообразия и экосистемных услуг в Университете Рединга. «Просто во всем мире растет спрос на опыляемые насекомыми культуры».

Роботы-пчелы представляют собой потенциальное решение этой проблемы. Как используются роботы-пчелы?

Исследователи и инженеры со всего мира экспериментируют с тем, как роботы могут выполнять работу настоящих пчел. Их творения бывают самых разных форм и размеров. Некоторые летают с пропеллерами и используют щетинки из конского волоса, покрытые ионным жидким гелем, для сбора и переноса пыльцы с одного растения на другое.

Другие имеют гибкие крылья, приводимые в действие «искусственными мышцами», и используют электростатический пластырь, чтобы взгромоздиться практически на что угодно. А некоторые вообще не летают, а вместо этого катаются по земле и опыляют цветы, обдувая их импульсами воздуха.

После нескольких крупных прорывов, сделанных за последние несколько лет, многие из этих проектов не за горами и в коммерческом использовании.[9]

Опыление культур в Израиле
Одним из примеров является BloomX (ранее известный как Bumblebee AI), израильский стартап, который использует искусственный интеллект и элементы биомимикрии для опыления сельскохозяйственных культур, когда они в нё нуждаются.

Имея сходство с нажимной газонокосилкой, машина компании способна имитировать лучший естественный подход к опылению определенных культур.

Одним из них является «механизм перекрестного опыления», который использует электрический заряд для сбора пыльцы с одного цветка и нанесения ее на другой, проходя между рядами культур — подобно тому, как опыляют медоносные пчелы. Другой использует вибрацию у основания растения, чтобы инициировать выброс пыльцы, имитируя то, как шмели опыляют сельскохозяйственные культуры, такие как черника и клубника.

Этот подход, по словам основателя и генерального директора BloomX Тая Саде,более эффективен и устойчив, чем использование товарных медоносных пчел. Когда они используются повсеместно и перевозятся с места на место неестественным образом, пчелы вынуждены выдерживать различные климатические условия и условия, в которых они не могут работать в полную силу, что приводит к ухудшению здоровья пчел и снижению урожайности.

«Медоносные пчелы, как существа, имеют разные предпочтения, разные влечения к цветам, разные технические способы опыления. Таким образом, они не совпадают, если вы хотите опылять многие культуры в коммерческих целях», — сказал Саде.

С 2020 года технология BloomX используется для выращивания авокадо, а также черники в Южной Америке. Кроме того, компания находится на этапе исследований и разработок по выпуску машины, предназначенной специально для использования в теплицах — быстрорастущем рынке производства продуктов питания.

Несколько других компаний также стремятся имитировать процесс опыления с помощью роботов. Компания Bluewhite Robotics использовала дроны для опыления финиковых пальм в регионе Арава, яблок на севере Израиля и миндальных садов в Калифорнии.

А Arugga, как сообщается, является первой компанией, которая коммерциализирует роботизированное опыление томатов, выращенных в теплицах; его робот с искусственным интеллектом перемещается вверх и вниз по рядам томатов, использует компьютерное зрение, чтобы определить, готово ли данное растение к опылению, а затем обдувает цветы калиброванными потоками воздуха, чтобы инициировать опыление.

BrambleBee, разработанный в Университете Западной Вирджинии, использует аналогичный метод со своими роботами для опыления ежевики.

Поддержка здоровья пчелиного роя
Другие исследователи вообще не сосредоточены на имитации опылителей. Скорее, они строят роботов, поддерживающих здоровье колонии.

RoboRoyale — это проект, который работает над объединением микро-роботов, биологических технологий и технологий машинного обучения в систему, которая может поддерживать благополучие пчелиной матки улья.

Исследователи из Даремского университета, Университета Граца, Чешского технического университета и Ближневосточного технического университета разработали шестиногое устройство, которое работает вокруг королевы, с центральной камерой для наблюдения за ней, а также с шестью отдельными «искусственными агентами», которые имеют размер настоящих медоносных пчел.

Эти маленькие роботы предназначены для выполнения некоторых задач, которые обычно выполняет двор пчелиной матки, таких как уход за ней, кормление и перемещение по улью, чтобы она могла делать то, что у нее получается лучше всего: откладывать яйца.

В среднем в улье насчитывается от 20,000 до 30,000 пчел, большинство из которых просто опылители, которые путешествуют на многие мили вокруг своего улья к всевозможным цветам, создавая мед для улья. Ещё есть двор королевы, также известный как рабочие пчелы, которые заботятся о королеве.

Королева является матерью большинства, если не всех, пчел в улье. Она может прожить более пяти лет, откладывая от 175,000 до 200,000 яиц в год. Королевы являются центральной фигурой в работе улья, поэтому RoboRoyale уделяет им особое внимание —здоровье королевы во многом свидетельствует о здоровье всего улья, а также об эффективности его опыления.

«Если мы можем контролировать поведение всей колонии, используя только королеву, это минимально инвазивный способ взаимодействия с ними», — сказал Built In Фархад Арвин, доцент кафедры робототехники Даремского университета и координатор проекта RoboRoyale. «Если мы хотим увеличить опыление в какое-то время года, мы можем регулировать [полеты собирателей улья], регулируя некоторые параметры системы RoboRoyale».

RoboRoyale находится на ранних стадиях экспериментов и разработок. В настоящее время он работает с ульями одомашненных медоносных пчел в Университете Граца в Австрии, где есть собственные наблюдательные ульи. Конечная цель — коммерциализировать продукт, предоставив наблюдательные ульи и роботов RoboRoyale, которые пчеловоды смогут затем использовать для своих колоний и маток. Арвин сказал, что это, как он надеется, произойдет в ближайшие десять лет.

«Мы не собираемся их заменять, но мы даем им льготы, чтобы они могли выжить», — продолжил он. «Мы укрепляем их систему. Мы помогаем им, но позволяем им заниматься опылением».

Независимо от того, используются ли они для опыления или для мониторинга здоровья, роботы-пчелы могут принести множество преимуществ сельскому хозяйству.

До сих пор многие проекты роботов-пчел были успешными. Саде (см. выше) утверждает, что фермеры, использующие BloomX, могут получить на 20-40% больше урожая, чем если бы они использовали коммерческих медоносных пчел. Сообщается, что производительность ботов Arugga находится на одном уровне с шмелями, которых он пытается имитировать, а в некоторых случаях лучше на целых 5%.

Кроме того, есть дополнительный бонус в виде способности этих роботов собирать и анализировать данные об урожае, предоставляя производителям больше контроля и позволяя им принимать более обоснованные решения о способах повышения урожайности.

И хотя RoboRoyale все еще находится в зачаточном состоянии, Арвин сказал, что его крошечные роботы могут иметь большое экономическое влияние.

«Если мы сможем способствовать увеличению опыления, это означает более качественное сельское хозяйство [и] лучшее производство продуктов питания», — сказал Арвин. «И если мы сможем улучшить благосостояние матки —сильная королева, сильная семья, означает лучшее производство меда».

Большая часть пчелоопыления сегодня осуществляется товарными медоносными пчелами, а не дикими. И способы, которыми они транспортируются и используются, не являются устойчивыми.

«Они не должны работать на коммерческой основе в сельскохозяйственной среде, потому что сельское хозяйство — это не природа», — сказал Саде. «То, как мы их используем, очень опасно. Для их здоровья, для окружающей среды, для земли».

И из-за изменения климата медоносные пчелы все чаще действуют так, что это не способствует выживанию их улья или опылению. Например, не по сезону жаркие дни могут заставить пчелиный двор подготовить матку к откладке яиц в неподходящее время года, что может быть опасно для выживания всего улья. Микроботы RoboRoyale могут предотвратить это, окружив королеву, чтобы двор не приблизился к ней.

Шмели — еще один широко используемый опылитель, но многие страны не разрешают их ввоз, чтобы они не превратились в инвазивные виды. Arugga стремится работать в основном в странах, где ввоз шмелей запрещен. В Австралии, например, процесс опыления осуществляется вручную.

В этом случае Arugga утверждает, что ее роботы продемонстрировали повышение урожайности до 20%. Роботы Arugga также могут помочь производителям избежать многих неэффективных действий, связанных с обычным опылением шмелями. Например, шмели не могут работать в сильную жару и могут передавать вирусы между цветами. У пчел-роботов таких проблем нет.

Пчелы-роботы потенциально могут действовать как квазидикие опылители в теплицах, не требуя, чтобы вся теплица была открыта для настоящей дикой природы.

Это важно, потому что теплицы становятся все более популярной альтернативой фермам на открытом воздухе. Это тщательно контролируемая среда, поэтому нет необходимости в пестицидах.

«Проблема с этими закрытыми системами заключается в том, что довольно часто в них не попадают дикие опылители из окружающей среды. Потому что, если вы откроете его для окружающей среды, туда попадут вредители, а это проблема для качества продуктов питания», — сказал Поттс.

Недостатки роботов-пчел
В то же время использование роботов-пчел сопряжено с определенными проблемами. А защитники окружающей среды, такие как Поттс, настроены скептически.

Добыча металлов, используемых в нашей технологии, негативно влияет на окружающую среду, а массовое создание роботов-пчел только усугубит это.

Затем, если пчела-робот сломается, находясь в поле, она может просто остаться там вместе с тяжелыми металлами, литиевой батареей и другими токсинами, которыми она полна — потенциально может быть съедена птицами и млекопитающими или поглощена почвой и окружающие культуры.

Появление нового опылителя — даже механического — в дикой природе может оказать огромное влияние на биоразнообразие данной территории. Если они явно не запрограммированы на это, роботы-пчелы, скорее всего, не будут опылять такие вещи, как полевые цветы, так, как это делают пчелы, что может иметь глубокие разветвления во всей экосистеме.

«Вся эта пищевая сеть защищена тем, что пчелы опыляют полевые цветы», — сказал Поттс. «Если бы вы заменили этих пчел, сообщества полевых цветов начали бы разрушаться, что повлияло бы на всех наших птиц и млекопитающих. Это означало бы, что целые сообщества попадут в эти каскады вымирания».

Даже если пчелы-роботы не полностью заменили настоящих пчел, существует опасность того, что они станут своего рода «инвазивными видами», как выразился Поттс. Это приведет к катастрофической утрате биоразнообразия.

«Когда вы вводите что-то вроде инопланетного вида, которого там быть не должно, это буквально встряхивает всю систему», — сказал Поттс. «Это почти похоже на вторжение в глобальном масштабе».

Возможно, самая большая проблема для роботов-пчел — это сама природа стоящей перед ними задачи: выполнение работы настоящих пчел.

Настоящие пчелы могут летать часами и оставаться стабильными на ветру и дожде. Они ищут цветы, которые находятся за много миль от их дома,и используют сложные обонятельные и визуальные подсказки, чтобы найти не только правильный цветок, но и правильные части этого цветка, чтобы собрать и сбросить пыльцу. Они являются продуктом миллионов лет эволюции.

Конечно, все эти способности и поведение естественным образом присущи настоящей пчеле, но они невероятно сложны даже для самых умных роботов. Более того, многие культуры требуют «специального поведения и техники», по словам Поттса, а у пчел есть «целый репертуар» поведения, которое они могут использовать в зависимости от того, с каким цветком они взаимодействуют. Даже если им подарят совершенно новый цветок, пчелы достаточно умны, чтобы понять, как получить из него пыльцу.

«Эта гибкость и изощренность, я думаю, что они так далеки от возможности [реплицировать]», — сказал Поттс. «Зачем заменять то, что является абсолютным черным поясом в этом — превосходно — чем-то, что им не является?» «Зачем заменять то, что является абсолютным черным поясом в этом —превосходно —чем-то, что им не является?»

И все же, у нас может не быть особого выбора.

Ожидается, что к 2050 году население мира вырастет на 25% и составит около 10 миллиардов человек. Чтобы удовлетворить спрос, необходимо резко увеличить производство продуктов питания. Увеличится и количество опылителей, особенно медоносных пчел, которые уже сталкиваются со своими уникальными проблемами в связи с утратой мест обитания, использованием пестицидов, изменением климата и другими факторами. Нам может понадобиться помощь пчел-роботов, чтобы удержаться на плаву.

«Я не думаю, что мы заменим всех пчел в мире. Они нам тоже нужны», — сказал Саде из BloomX. «Нам нужно гораздо лучше работать с нашей планетой Земля. Наши ресурсы ограничены, и мы должны быть очень, очень экономичными с экологической и финансовой точки зрения в отношении того, как мы используем наши ресурсы».

Цифровое земледелие и использование технологий прецизионного земледелия для оптимизации роста и эффективности

AgriTask – платформа прецизионной агрономии и сельскохозяйственной разведки
AgriTask предоставляет целостную платформу сельскохозяйственных операций, предназначенную для своевременного принятия решений на основе фактов. Клиентами компании являются фермеры, покупатели, компании по снабжению ферм, государственные и некоммерческие организации, научно-исследовательские институты, страховщики и кредиторы.

AgriTask работает более чем в 30 странах и охватывает 50 видов сельскохозяйственных культур. Платформа AgriTask позволяет клиентам собирать и использовать агрономические данные. Платформа разработана для обеспечения высокой гибкости с учетом потребностей отдельного клиента, позволяя получать выгоду от прецизионного земледелия независимо от начальной точки.

Мобильное приложение компании может оцифровывать сбор данных на основе уникальных протоколов и рабочих процессов каждого проекта. Платформа отличается гибкостью и может интегрироваться со сторонними технологиями, от датчиков изображений и широкообзорных датчиков до планирования ресурсов предприятия и систем мобильных платежей.

Платформа AgriTask объединяет и обрабатывает все собранные данные, чтобы предоставить оценку обстановки, дающую возможность действовать, индивидуально адаптированную к каждому клиенту.

***

Netafim – системы сельскохозяйственного орошения
Netafim предоставляет индивидуально адаптированные решения для орошения и фертигации миллионам фермеров, позволяя им максимизировать производство продовольствия с наименьшим воздействием на окружающую среду.

Специализируясь на комплексныхрешениях от источника воды до корневой зоны, Netafim предоставляет проекты орошения и проекты теплиц, а также сопутствующие услуги инжиниринга, управления проектами и финансирования.

Компания Netafim также работает в области цифрового фермерства, объединяя мониторинг в реальном времени, анализ и автоматизированное управление в единую систему. В 2018 г. мексиканская химическая фирма Mexichem приобрела 80% Netafim; кибуц Хацерим сохраняет долю в 20%.

***

N-Drip – решение гравитационного микро-орошения
Компания N-Drip –разработчик системы гравитационного микро-орошения, которая использует существующую инфраструктуру орошения затоплением для обеспечения эффективного капельного орошения.

Система использует давление менее 0.06 бар и может использовать грязную воду, причем фильтры не требуются. Система N-Drip не полагается на внешнюю энергию, вместо этого используя топографию поля и силу тяжести для снижения конверсионных затрат и повышения эффективности работы с целью экономии воды и удобрений при одновременном повышении урожайности.

Система N-Drip получила «Общую премию за выдающиеся достижения в области прорывных технологий» в конкурсе «Премии трансформационного бизнеса» (Transformational Business Awards).

***

Роботы в мире

Международная федерация робототехники 28 октября опубликовала отчёт [World Robotics 2021, https://ifr.org/downloads/press2018/2021_10_28_WR_PK_Presentation_long_version.pdf], согласно которому в 2021 году установлен новый рекорд —на заводах по всему миру работает уже 3 млн. промышленных роботов, что на 10% больше, чем год назад. Это третий самый успешный год в истории мировой робототехники после 2018 и 2017 годов. По мнению экспертов федерации, установки роботов в 2021 году вырастут еще на 13% до 435 000 единиц, что превысит абсолютный максимум 2018 года. Крупнейшим в мире рынком промышленных роботов является Азия: там установлены 71% всех купленных в 2020 году роботов, из них большая часть приходится на Китай —168 400 единиц, что на 20% больше, чем в прошлом году. Это максимальное значение, когда-либо зарегистрированное для одной страны. При этом всего в Китае работает уже 943 223 роботов, таким образом, отметка в 1 миллион будет преодолена уже в 2021 году. Вторым после Китая крупнейшим рынком промышленных роботов является Япония, хотя японская экономика сильно пострадала от пандемии Covid-19: продажи снизились на 23% в 2020 году, было установлено всего 38 653 роботов, однако ожидается, что японский рынок робототехники вырастет на 7% в 2021 году и продолжит расти на 5% в 2022 году. США являются крупнейшим пользователем промышленных роботов в Северной и Южной Америке и третьим в мире. Новые установки в Соединенных Штатах замедлились на 8% в 2020 году. Это был второй год спада после восьми лет роста. Однако общие ожидания для североамериканского рынка очень позитивны.

В настоящее время наблюдается возвращение промышленных робототехнических установок к докризисному уровню. Ожидается, что в 2021 году количество роботизированных установок вырастет на +17%.

Республика Корея стала четвертым по величине рынком роботов по объему ежегодных установок после Японии, Китая и США. При этом Корея занимает первое место в мире по уровню роботизации в электронике и автопроме —932 робота на 10 тыс чел. (для сравнения у Сингапура, который занимает второе место по этому показателю, всего 605 роботов на 10 тыс. человек, а у Японии —390). Установки промышленных роботов в Европе сократились на 8% до 67 700 единиц в 2020 году. Это был второй год снижения после пика в 75 560 единиц в 2018 году. Спрос со стороны автомобильной промышленности снизился еще на 20%, в то время как спрос со стороны других отраслей промышленности в целом вырос на 14%. На Германию, которая входит в пятерку крупнейших рынков роботов в мире (Китай, Япония, США, Корея, Германия), приходится 33% от общего числа установок в Европе. За ней следует Италия с 13% и Франция с 8%. Основными сферами, где применяются промышленные роботы, по-прежнему являются электронная промышленность и автомобилестроение. Ожидается, что 2023 год будет очень успешным для робототехнических компаний и покажет уже около 13% роста, но в 2022 году рост ослабнет до 6%. Значимая для всей индустрии отметка в 500 000 единиц промышленных роботов, устанавливаемых в год по всему миру, будет достигнута уже в 2024 году. Агропромышленные роботы Однако, если роботизация промышленности не оказывает значимого влияния на выживаемость жителей планеты, то сельское хозяйство напрямую влияет на существование всего человечества ввиду того, что для биологической жизни людям, прежде всего, нужно употреблять в пищу продукцию сельского хозяйства.

В мире насторожились: власти Китая призвали граждан запасаться едой. Правительство готовит население к чрезвычайной ситуации, но пока неясно, по какой причине. Версий несколько. Правительство Китая велело гражданам запастись продуктами на случай чрезвычайной ситуации, о чем стало известно 2 ноября из сообщения агентства Rueters. Такое распоряжение издано на фоне нового всплеска коронавируса в стране и обильных ливневых дождей, выпавших в начале октября и нанесших ущерб овощным плантациям, что привело к резкому взлету цен. Только на прошлой неделе стоимость огурцов, шпината и брокколи в Китае удвоилась. В некоторых регионах страны шпинат стал стоить дороже свинины –2,6 доллара за килограмм. Также возможны проблемы с доставкой товаров из-за неблагоприятных погодных условий и карантинных ограничений. В социальных сетях звучат предположения, что правительство может ввести карантин, а также упоминают возросшую напряженность в отношениях с Тайванем как возможную причину столь нестандартной рекомендации. Как бы то ни было, центральная власть уведомила местные органы власти о необходимости запастись овощами впрок и поддержать работу компаний по быстрой доставке продуктов, чтобы гарантировать ее эффективную работу на случай чрезвычайного положения. В настоящее время присутствует очень большая вероятность наступления продовольственного кризиса не только в Китае, но и в других странах. Это связано, прежде всего с быстро изменяющимся климатом на планете.

Помочь человечеству в борьбе за выживание может, в числе прочего, роботизация сельскохозяйственных работ. Можно выделить следующие задачи роботизации в сельском хозяйстве: –мониторинг и прогнозирование; –снижение себестоимости сельхозпроизводства; –улучшение качественных показателей; –снижение экологической нагрузки сельхозпроизводства; –повышение конкурентоспособности средних и мелких сельскохозйственных производителей; –повышение безопасности с-х производства; –решение проблем с кадрами; –снижение издержек, связанных с недобросовестностью сотрудников; –расширение возможностей использования сельскохозяйственной техники; –роботы могут быть всепогодными и работать в любое время суток. В связи с наблюдаемыми во всем мире климатическими условиями ученые начинают задумываться о том, чтобы как можно больше площадей привести к требованиям сельскохозяйственного производства. Примеры проектов агропромышленных роботов .

По прогнозам ООН [Future technology: 22 ideas about to change our world https://www.sciencefocus.com/future-technology/future-technology-22-ideas-about-to-change-our-world/], при всех опасностях для человечества к 2050 году в мире будет на два миллиарда человек больше, что увеличит потребность в продуктах питания на 70%. К тому времени 80% людей будут жить в городах, и большая часть еды, которую люди будут потреблять в городе, станет привозной. Таким образом, фермы, пришвартованные в море или на внутренних озерах, недалеко от городов, определенно уменьшат путь продовольствия до потребителя. Но как будут работать фермы, расположенные на воде? Ниже приведем описание одного из проектов. Именно этот проект может стать актуальным для государств, расположенных в прибрежных морских зонах и ограниченных в земле, пригодной для сельского хозяйства. Проектархитектора Хавьера Понсе из Forward Thinking Architecture представляет собой трехуровневую конструкцию высотой 24 метра с солнечными батареями наверху для обеспечения энергией. На среднем ярусе на площади 51 000 м2 выращиваются различные овощи, но вместопочвы для них используются питательные вещества из жидкости. Эти вещества попадают в нижний слой для кормления рыб, которые разводятся в замкнутом пространстве. Одна умная –роботизированная –плавучая ферма размером 350х200 м будет производить около 8,1 тонны овощей и 1,7 тонны рыбы в год. Агрегаты спроектированы так, чтобы соединяться вместе, что удобно, поскольку нам понадобится много ферм: например, один только Дубай импортирует 11 000 тонн фруктов и овощей каждый день. Вопросы использования прибрежнойзоны для жизни государства также активно обсуждаются на научных семинарах и конференциях израильского Института Интеграции и Профессиональной Адаптации (г. Нетания). Сейчас мы вступили в период начала фундаментальных изменений в целых отраслях экономики. Снежный ком изменений начался с некоторых отраслей и всасывает в себя все больше. Управление сельским хозяйством –вслед за управлением дорожным движением будет максимально автоматизировано, включая расчет процентных ставок по кредитам на развитие сельского хозяйства, и заканчивая оценкой предстоящего урожая исходя из погодных условий. Немаловажную роль в практической реализации описанного проекта может играть сельскохозяйственная робототехника.

В исследованиях Минкомсвязи России: названы самые перспективные сферы для применения робототехники [ https://digital.ac.gov.ru/news/4670/]. Среди них –сельское хозяйство. Роботы для сельского хозяйства набирают популярность в последние годы, заявляют эксперты. Повышенный интерес к этой сфере они связывают с повышением уровня доступности технологий, расширением областей применения роботов, технологическим прорывом в области развития беспилотных технологий. «По мере того, как цена на робототехническое решение становится ниже, все большее количество компаний используют роботов для автоматизации процессов. За последние годы разработаны решения для сельского хозяйства (вспашка, сев, мониторинг), животноводства (дойка, чистка помещений), садоводства (сбор фруктов, удобрение, пробы почвы), которые доказали свою эффективность. На рынке появились автономные тракторы и комбайны от производителей по всему миру (Россия, США, Нидерланды, Индия, Япония)», – обращают внимание авторы исследования. По их данным, мировой рынок роботов для сельского хозяйства вырос на 30% в 2018 году по сравнению с уровнем прошлого года. «Объем рынка составил 2,4 млн долларов. В 2019 году объем мирового рынка сельскохозяйственных роботов увеличился вдвое по сравнению с уровнем 2018 года. Рост рынка в 2020-2022 годах оценивается в 50% ежегодно», – добавляют аналитики. Отметим, что в настоящее время в РФ существует сайт, описывающий и рекламирующий сельскохозяйственных роботов [1]. Отметим важную отличительную особенность сельскохозяйственных роботов от роботов, применяемых в других отраслях человеческой деятельности. Отличия заключаются, прежде всего, в целевом предназначении роботов. Если использование роботов в промышленности не зависит от климатических условий государств, где «трудятся» роботы, то цели сельскохозяйственных роботов связаны, прежде всего, с географическим расположением стран, обеспечивающим произрастание сельскохозяйственных культур,определяемых климатом стран, видами произрастаемых сельскохозяйственных культур в регионах, а также «пищевыми» традициями местного населения. Именно эта специфика влечет большее функциональное разнообразие сельскохозяйственных роботов, в отличие от промышленных роботов. А большое разнообразие целей влечет большее количество конструктивных особенностей сельскохозяйственных роботов. Именно из-за разнообразия климатических условий, на наш взгляд, невозможно создать единого «мирового» робота, способного решатьвсе сельскохозяйственные задачи для любого государства мира. Так как разные государства имеют различные научные, технологические и экономические возможности, то лидерство в производстве сельскохозяйственных роботов и их экспорте будут захватывать наиболееразвитые государства каждого большого климатического региона, причем, робототехническая продукция развитых государств будет распространяться, прежде всего, на менее развитые страны своего климатического региона. Исходя из этого, в мире будут создаваться «региональные сверхдержавы» по производству специализированных в пищевых традициях местного населения сельскохозяйственных роботов. Наиболее сильная конкуренция в экспорте агропромышленных роботов будет наблюдаться между государствами Азии.

Ниже в качестве примеров макрорегиональных проектов робототехники, прежде всего для северного полушария Земли, приведем несколько описаний. Калифорнийский стартап Iron Ox представил робота для обслуживания закрытых теплиц [Iron Ox launches a new robot for moving and monitoring indoor crops —https://techcrunch.com/2021/11/02/iron-ox-launches-a-new-robot-for-moving-and-monitoring-indoor-crops/]. Модель Groverоснащена алгоритмами на базе ИИ и нацелена на оптимизацию работы крупных ферм —робот помогает свести к минимуму количество земли, воды и энергии, необходимых для питания растений. По словам разработчиков, Grover станет частью экосистемы Iron Ox по автоматизации сельского хозяйства. Роботизированная система позволяет фермерам отказаться от большей части химических добавок для эффективного производства —удобрения и стимуляторы не нужны, когда облачная платформа в реальном времени отслеживает состояние теплицы и уменьшает число больных растений. В основе Grover лежит подвижная платформа, лидары и набор камер с обзором на 360 градусов. Используя датчики, робот свободно перемещается по ферме, избегает столкновений и собирает урожай. Максимальная грузоподъемность робота —450 килограмм. Алгоритмы с поддержкой машинного обучения и компьютерного зрения идентифицируют культуры, определяют их состояние вызревания и отвозят на склад, если это необходимо. В дополнение ИИ регулярно сканирует растения и сообщает, когда они нуждаются в дополнительной воде и других питательных веществах. Когда работа выполнена, Grover оповещает партнера Iron Ox о готовности растений к отправке на полки магазинов.

Программная система Iron Ox была обучена на сотнях видов растений, поэтому может самостоятельно определить, с какими овощами, фруктами или зеленью имеет дело. Клиенты стартапа также могут изменить формат работы фермы —например, из-за всплеска спроса на определенные сезонные продукты —и назначить для Grover новые задачи. Сейчас Iron Ox управляет несколькими фермами в Северной Калифорнии и недавно запустил новое крытое предприятие общей площадью 163 тыс. квадратных метров в Локхарте, штат Техас. А продукты стартапа продаются в нескольких магазинах по всей Калифорнии и в супермаркетах под брендом Whole Foods. Ранее в этом году Iron Ox успешно закрыл раунд серии C, получив $53 млн. от нескольких фондов во главе с Breakthrough Energy Ventures. Общая сумма привлеченного капитала составляет $98 млн. Стартап использует эти средства для продвижения собственных исследований в области ИИ, робототехники и сельского хозяйства. Ученые из США показали автономного робота под названием Laserweeder [Новый автономный робот лазером убивает 100 000 сорняков в час. URL: https://www.forbes.com/sites/johnkoetsier/2021/11/02/self-driving-farm-robot-uses-lasers-to-kill-100000-weeds-an-hour-saving-land-and-farmers-from-toxic-herbicides/?sh=6483bedb4070 ]. Это устройство, которое передвигается по сельскохозяйственным полям и убивает сорняки лазером. Для определения вредных растений оно использует камеры на основе искусственного интеллекта (ИИ).

Исследователи из США представили автономного сельскохозяйственного робота, который уничтожает 100 тыс. сорняков в час лазером. Исследователи также добавили, что с каждым годом уничтожать сорняки традиционным методом все сложнее —устойчивые к гербицидам сорта выживают, что вынуждает производителей выпускать все более мощные химикаты. Это влияет на здоровье фермеров —такие химикаты, как глифосат вызывают рак, а паракват —болезнь Паркинсона. Химикаты также оказывают серьезное влияние на здоровье почвы. Новуютехнологию собрали в устройстве, которое весит почти 4535 килограмм. На нее установили 150-ваттные лазеры, которые обычно используют для резки металла, они могут стрелять 20 раз в секунду. Устройство работает с помощью 12 камер высокого разрешения, подключенных к системам искусственного интеллекта. Они могут отделять полезные растения от сорняков. Laserweeder управляет собой с помощью компьютерного зрения, находя борозды на полях, определяя местоположение с помощью GPS и обнаруживая препятствия с помощью LIDAR. Она движется со скоростью 8 км/ч и может очистить 60 тыс. км за день. Для перемещения между полями или выполнения сложных действий устройству потребуется вмешательство человека. Фермеры могут установить геозону с GPS-координатами, за пределы которой машина не будет выезжать. Робот также работает в течение всей ночи —для этого он использует мощные лампы, которые позволяют определять сорняки даже ночью. В поле помидорные кусты опыляются с помощью ветра и пчел. Однако в теплицах и на закрытых вертикальных фермах эти способы недоступны.

На помощь растениям спешит шестирукий робот по имени StickBug —скоро он начнет опылять растения в нескольких теплицах в штате Западная Вирджиния [2].StickBug разработан исследователями из Университета Западной Вирджинии при финансовой поддержке Министерства сельского хозяйства США. С помощью алгоритмов компьютерного зрения робот будет составлять карту помещения и определять, где находятся цветки на растениях и какие из них нужно опылять. Это непростая задача для робота, но именно этого хотели достичь исследователи, которые работали над ним в течение четырех лет. Проект получил $750 тысяч финансирования через государственную программу National Robotics Initiative. По словам Гу, разработка поспособствует развитию робототехники и сельского хозяйства.

Концепция StickBug основана на предыдущей работе Гу —роботе BrambleBee, который опылял ежевику и малину. Он был разработан с целью доказать, что машины способны справляться с высокоточным опылением, то есть охватывать каждый цветок в отдельности. StickBug также поможет ускорить процесс опыления, чтобы удовлетворять производственным потребностям. У BrambleBee была всего одна рука, а у StickBug —целых шесть, а значит, он сможет справляться с большим количеством цветков одновременно. Кроме того, StickBug подойдет для фермеров, не имеющих специализированных знаний о роботах. Гу и его команда хотят разработать недорогую машину, которую с легкостью можно включить в процесс выращивания.

Тогда как BrambleBee был предназначен только для растений ежевики, новый проект поможет изучить, насколько хорошо роботы способны опылять томаты —круглогодичную культуру, играющую важную роль в экономике. Робот поможет исправить несколько проблем, с которыми сталкиваются фермеры. Гу считает, что роботы и насекомые-опылители будут играть одинаково важные роли в сельском хозяйстве будущего, а их использование зависит от условий выращивания и времени года. Небольшие механизированные роботы могут способствовать повышению урожайности в США и в других странах .

***

Компания EarthSense из штата Иллинойс совместно с Иллинойсским университетом в Урбане-Шампейне, получившие финансирование Министерства энергетики США, разработали агроробота под названием TerraSentia. Применение роботов и искусственного интеллекта в сельском хозяйстве становится все более популярным. Новые беспилотные тракторы и агророботы способны заниматься посевом, а приложения для смартфонов помогают фермерам найти необходимую сельхозтехнику. Цель работы TerraSentia заключается в “разработке нового поколения более урожайных и устойчивых сортов сельскохозяйственных культур”, –заявил Чинмай Соман, соучредитель и глава фирмы EarthSense. По его словам, TerraSentia содействует повышению прибыльности фермерских хозяйств, выявляя проблемы и угрозы на ранних этапах –например, такие как наличие быстрорастущих и устойчивых к гербицидам сорняков. Робот проезжает между рядами кукурузы в поле, собирая информацию о количестве растений, высоте и диаметре их стеблей. Затем робот осуществляет сбор и регистрацию данных с помощью сенсорных устройств, таких как видеокамеры, лазерные локаторы и глобальные системы позиционирования. Эти данные отправляются фермерам, которые используют их в режиме реального времени для оптимизации роста культур. С помощью робота TerraSentia на данный момент успешно изучены данные о посевах кукурузы, сои, пшеницы, сорго и овощей, а также фруктовых и виноградных культур. Отметим, что описанный выше проект может быть интересен не только в США, но и в других странах. Так в Израиле самые высокие урожаи кукурузы.

Инновации способствуют и развитию сельского хозяйства.

По данным OECD, урожайность кукурузы в Израиле составила 311 ц с гектара в 2020 году. Следующая в этом рейтинге страна –Чили –идет с большим отставанием: 126 ц/га в 2,5 раза. По данным израильской ассоциации сельхозпроизводителей, причины успеха –в сочетании передовой агротехники, исследований и сотрудничества ученых, благодаря чему определяются оптимальные сроки сева, глубина закладки семян в почву, расстояния между рядами и методы полива для каждой культуры, а также оптимизируется ряд других параметров для максимального использования ресурсов.

***

В американском штате Айдахо профессор Дюк Буланон (Duke Bulanon) и его команда создают робота для сбора фруктов в садах [3]. Робот OrBot вооружен роботизированной рукой, механизмом захвата, а также камерой и сенсором удаленности для обнаружения и распознавания фруктов на деревьях. После обнаружения фрукта управляющая система направляет роботизированный манипулятор для захвата плода и помещения его в контейнер. «Это может действительно помочь нам во время сбора урожая. Я не думаю, что нам удастся избавиться от потребности в людях, но я вижу в этом способ пополнить наши бригады», — говорит Майкл Уильямсон, менеджерWilliamson Orchards, в садах которой проводят тестирование робота. По словам одного из участников проекта робот собирает фрукты медленнее человека, однако в отличие от последнего машина способна работать сутки напролет. Это, по мнению создателей, позволит компенсировать нехватку рабочей силы в сельском хозяйстве, не забирая при этом у людей их рабочие места. Проект уже получил грант в размере 132 тыс. долл. от департамента сельского хозяйства штата Айдахо. Автоматизированный робот-фермер Kompano может работать 24 часа в сутки, 7 дней в неделю, без выходных и больничных. Обработка урожая —важная часть повседневной работы в теплицах. Однако квалифицированного персонала становится все меньше, в то время как спрос на продукты питания продолжает расти. Робототехника предоставляет решение, повышая непрерывность и предсказуемость повседневных операций, сохраняя при этом затраты на том же или даже более низком уровне.

***

Голландская компания Priva представила Kompano, робота, который может безопасно и независимо перемещаться по теплице, работая вместе с другими сотрудниками. Компания стремится произвести революцию на рынке садоводства с помощью полностью автономного робота для удаления листьев. Kompano —это робот с батарейным питанием, который может работать круглосуточно и без выходных, разработан для удаления листьев с томатов в теплицах. Kompano оснащен батареей емкостью 5 кВт · ч, весит 425 кг, имеет длину 191 см, ширину 88 см и высоту 180 см. Его запатентованный рабочий орган и интеллектуальные алгоритмы гарантируют эффективность более 85% на площади 1 гектар. Робот легко управляется с помощью смарт-устройства и регулируется для предпочтений и потребностей пользователей. По заявлению компании, это первый робот в мире, который предоставляет пользователям экономически выгодную альтернативу для удаления листьев томатов вручную. Автономная машина для удаления листьев помидоров упрощает для фермеров управление своими рабочими. К сожалению, значимых проектов по сельскохозяйственной робототехнике в странах южного полушария Земли авторы настоящей статьи обнаружить в технических источниках литературы не смогли. Этот факт говорит о том, что страны южного полушария могут послужить большим рынком сбыта агропромышленных роботов, разработанных в северном полушарии с учетом специфики сельскохозяйственного производства и пищевых традиций населения южного полушария Земли.

В Великобритании уже используются роботы в сельском хозяйстве. Например, компания Small Robot Company разработала роботов-садовников, которые могут заменить тракторы и химические удобрения на полях1. Также в Великобритании используются роботы-пастухи для контроля за стадами овец2.

Во Франции также используются роботы в сельском хозяйстве. Например, существует робот-сборщик фруктов.

Фермеры в Европе быстро используют сельскохозяйственных роботов для сбора данных с воздуха, картирования полей, внесения удобрений и орошения, межкультурных операций и мониторинга окружающей среды. Рынок сельскохозяйственных роботов в Европе в основном определяется несколькими инициативами Европейского союза по использованию дронов в сельском хозяйстве. Есть также несколько европейских агротехнических стартапов, которые используют роботов для выращивания продуктов питания, таких как LettUs Grow (Бристоль), BoMill (Швеция), Naïo Technologies (Франция), Faromatics (Испания), Sabi Agri (Франция), EcoRobotix (Швейцария), VitiBot ( Франция), Авулар (Нидерланды) и др.

Роботы в сельском хозяйстве стран Скандинавии.

В Скандинавии продолжаются исследования по поддержке фоновых систем и возможности использования автономной техники в сельском хозяйстве. Роботы и роботизированные системы будут помогать фермерам в выполнении сельскохозяйственных задач и помогут им работать оптимально и ответственно. ¹ Робототехника в сельском хозяйстве обычно представляет собой концепцию точного земледелия, также известную как «умное земледелие». Это технология вмешательства, которая управляет автоматизированными процессами, отслеживая использование современных инструментов, таких как датчики, роботы и дроны, посредством непрерывного анализа данных для оптимизации процесса ведения сельского хозяйства, времени и энергии. ³ (1)

Австралия + Новая Зеландия

Роботы используются для коммерческой обработки более 405 000 гектаров австралийских сельскохозяйственных угодий, и производители видят в них ответ на нехватку рабочей силы. Роботы могут быть запрограммированы на более эффективное измельчение и распыление гербицидов. Инвестируя в роботов¹, производители видят преимущества для окружающей среды и производительности. Стартап из Квинсленда, производящий сельскохозяйственных роботов, получил дополнительное финансирование, что позволило ему конкурировать с мировыми машиностроительными гигантами. Его аг-боты уже работают в садах, на хлопковых и зерновых полях, а также на ферме по выращиванию дерна. Хлопковод, использующий технологию опрыскивания, говорит, что она более эффективна и экологична². Роботы и искусственный интеллект заменят рабочих на первой полностью автоматизированной ферме в Австралии, стоимость создания которой составила 20 миллионов долларов. Глобальная цифровая ферма будет построена в агропарке Чарльза Стерта вуниверситетском городке Вагга-Вагга³. (1) Австралийские фермеры инвестируют в роботов, автономные транспортные средства для борьбы с… /101461780. (2) Инновационные сельскохозяйственные роботы получили финансирование в размере 4,5 млн долларов для запуска… (3) Роботы и искусственный интеллект впервые в Австралии полностью … искусственный интеллект/100169302.

Я не смог найти никакой информации о роботах в сельском хозяйстве на островах Индийского океана. Однако я нашел некоторую информацию о цифровой трансформации сельскохозяйственного сектора в Индонезии. Подробнее об этом можно прочитать на этой странице: https://www.brookings.edu/articles/the-digital-transformation-of-agriculture-in-indonesia/¹. Существует также документ, в котором рассматриваются перспективы сельскохозяйственной робототехники, обсуждаются ее вероятные последствия и рассматриваются этические и политические вопросы, которые она может поднять. Подробнее об этом можно прочитать на этой странице: https://link.springer.com/article/10.1007/s11119-020-09757-9². В документе рассматриваются перспективы сельскохозяйственной робототехники, обсуждаются ее вероятные последствия и рассматриваются этические и политические вопросы, которые она может поднять. Подробнее об этом можно прочитать на этой странице: https://link.springer.com/article/10.1007/s11119-020-09757-91. Сельскохозяйственному сектору Японии необходимо поддерживать и развивать нынешний высококачественный имидж японской сельскохозяйственной продукции, а также внедрять биологические технологии, знания в области генома и рентабельное сельское хозяйство2. Компания Nissan разработала робота-утку, который может помочь японским фермерам, выращивающим рис, очищать рисовые поля от сорняков. Робот Aigamo назван в честь породы уток, используемых в современной версии этой древней практики3. Ю.Корея Роботы и ИИ используются для сокращения человеческого труда в сельском хозяйстве, животноводстве и рыболовстве в Южной Корее. В Южной Корее самая высокая в мире плотность роботов в обрабатывающей промышленности: 932 робота на 10 000 сотрудников. В Южной Корее рынок сервисных роботов также расширяется и диверсифицируется в таких областях, как приготовление пищи, обслуживание, доставка, здравоохранение, хирургия, безопасность, архитектура, сельскоехозяйство и даже национальная оборона.

Пакистан . В документе рассматриваются перспективы сельскохозяйственной робототехники, обсуждаются ее вероятные последствия и рассматриваются этические и политические вопросы, которые она может поднять. Подробнее об этом можно прочитать на этой странице: https://link.springer.com/article/10.1007/s11119-020-09757-9¹. Недорогие полуавтономные сельскохозяйственные роботы в Пакистане Навигация на основе видения В Пакистане была разработана масштабируемая методология уборки пшеницы²³. (1) Роботы в сельском хозяйстве: перспективы, последствия, этика и политика. https://link.springer.com/article/10.1007/s11119-020-09757-9. (2) Недорогие полуавтономные сельскохозяйственные роботы в Пакистане на базе Vision…. https://arxiv.org/abs/1501.02378. (3) Недорогие полуавтономные сельскохозяйственные роботы в Пакистане на базе Vision…. https://arxiv.org/pdf/1501.02378v1. (1) Цифровая трансформация сельского хозяйства в Индонезии. https://www.brookings.edu/articles/the-digital-transformation-of-agriculture-in-indonesia/. (2) Роботы в сельском хозяйстве: перспективы, последствия, этика и политика. https://link.springer.com/article/10.1007/s11119-020-09757-9. (3) Роботы и дроны в сельском хозяйстве —обзор | СпрингерЛинк. https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-981-33-6424-0_2.

Индия. Сельскохозяйственные роботы автоматизируют медленные, повторяющиеся и скучные задачи фермеров, позволяя им больше сосредоточиться на повышении общей производительности труда. Некоторые из наиболее распространенных роботов в сельскохозяйственном секторе используются для сбора и сбора урожая, борьбы с сорняками, автономного скашивания, обрезки, посева, опрыскивания и прореживания. Подробнее об этом можно прочитать на этой странице: https://startuptalky.com/robotic-farming/1. Недавняя литература раскрывает следующие приложения —и предполагаемые приложения —для роботов в сельском хозяйстве: GPS-совместимые, телеуправляемые и автономные тракторы и комбайны2.

Китай Китай является крупнейшим в мире рынком сельскохозяйственных роботов. Страна вкладывает значительные средства в автоматизацию сельского хозяйства и разрабатывает роботов для различных сельскохозяйственных приложений, таких как сбор урожая, посадка и опрыскивание.

Заключение
Таким образом, направления развития агропромышленных роботов в государствах напрямую зависит от климатической принадлежности этих государств; наиболее вероятно создание в будущем региональных климатических центров производства сельскохозяйственных роботов, экспортирующих агропромышленных роботов внутри своих регионов; следует ожидать, что лидерство в производстве агропромышленных роботов будет и в дальнейшем принадлежать густонаселенным экономически развитым государствам.

Библиография: 

Agriculture and Field Robots — CEAR Lab (Technion)
Design of an autonomous agricultural robot Yael Edan Department of Industrial Engineering and Management Ben-Gurion University
IOP Conference Series: Materials Science and Engineering — Agricultural robot designed for seeding mechanismHuman-robot collaboration for agricultural Robot guidance
World Robotics 2021
https://www.parvalux.com/search/brx42/ How Robots are used in Agriculture
IOP Conference Series: Materials Science and Engineering — Agricultural robot for small farms
Farm robot — All the agricultural manufacturers — AgriExpo
Robots in Agriculture and Farming Cyber-Weld • May 26, 2022
Farming robot — FARMIONIC
La Misión Comercial de Israel en Chile — El futuro de la agricultura
How 5G will change the future of farming By Nell Lewis, Max Burnell and Angelica Pursley, CNN Business April 2, 2019
Israeli startup develops first AI robot for picking tomatoes — SHARON WROBEL Times of Israel 2 February 2023
16 Agricultural Robots and Farm Robots You Should Know
Responsible artificial intelligence in agriculture requires systemic understanding of risks and externalities Asaf Tzachor, Medha Devare, Brian King, Shahar Avin & Seán Ó hÉigeartaigh
Использование ИИ в сельском хозяйстве может принести новые риски
Наш обзор. Будущее сельского хозяйства создается в Израиле.
Израильский стартап разработал первого робота с ИИ для сбора помидоров 2.02.2023
Огород для робота: как автоматизированные городские фермы будут кормить человечество Сергей Цехмистренко Сноб.ру 10 ДЕКАБРЯ 2021 г.
Сельское хозяйство и беспилотники Алексей Бойко — RoboTrends.ru
Роботизированное сельское хозяйство: израильские автономные дроны заменят сборщиков фруктов Анатолий Шуклецов express-novosti.ru 2 февраля 2022
ИИ снова в деле. Tevel Aerobotics представляет прорывное решение: автономные дроны для эффективного сбора фруктов
Израильская компания разработала автономные дроны для сбора фруктов
Будущее наступило: рой дронов с ИИ собирает спелые яблоки с помощью присосок 06.07.2023
В Австралии создали робота для прополки полей
12 революционных роботов в сельском хозяйстве
ТОП новых сельскохозяйственных роботов 2020 года Анатолий ЛУКИН, «ГлавПахарь» 04.02.2021
ТОП новых сельскохозяйственных роботов 2021 года, часть 1 23.02.2022
Rosphere — робот-хомячок в помощь сельскому хозяйству
Новый робот-фермер займётся прополкой сорняков и выпасом овец
2021: Анонс Weeder — сельскохозяйственного робота, уничтожающего сорняки лазером
В США разработан сельскохозяйственный робот, который будет опылять растения на закрытых фермах
Роботы-фермеры стали реальностью
Сельскохозяйственный робот Hyacinth — КАБАРДИНО-БАЛКАРСКИЙ НАУЧНЫЙ ЦЕНТР РАН
Кавказские ученые разработали роботов-помощников для аграриев
Сбор урожая и бабл-чай: каких роботов показали на выставке в Лас-Вегасе
Revolute Robotics представила робота в сферическом каркасе. Он может ездить и летать
ПРОДУКЦИЯ XAG
Александр Забутый Использование дронов в опылении
Израильские роботы на марше НАУКА И ЖИЗНЬ ИЗРАИЛЯ 15/01/2019
Сельское хозяйство Израиля . Обзор
Дроны в Израиле: новые возможности
Инновации: в Израиле начали применять дроны при выпасе скота
Теперь дроны будут собирать урожай фруктов
Израильский «аэромул» превратили в сельскохозяйственный дрон
Использование дронов в опылении растений и лесов
Познакомьтесь с одним из мировых лидеров производства молока
Роботы в сельском хозяйстве: фермеров заменят беспилотники

См. также
Александр Забутый●●Использование дронов в опылении
Александр_Забутый●●Израильский_опыт_выращивания_рыбы
Александр Забутый●●Птицеводство Израиля
Александр Забутый●●Козоводство Израиля
Александр Забутый●●Искусственное осеменение скота и птицы в Израиле
Александр Забутый●●Где , как и чему обучают специалистов сельского хозяйства в Израиле
Александр Забутый●●Познакомьтесь с одним из мировых лидеров производства молока
Александр Забутый●●Сельское хозяйство Израиля
Александр Забутый●●Биомедицина Израиля

Примечания
↑ 1,0 1,1 Теперь дроны будут собирать урожай фруктов MIGnews.com 30.04.2019
↑ ROBOTICS OVERVIEW
↑ Robots in Agriculture and Farming Cyber-Weld • May 26, 2022
↑ Израильские ученые представили робота Sweeper, предназначенного для сбора урожая сладкого перца Кирилл Иртлач itc.ua
↑ Инновации: в Израиле начали применять дроны при выпасе скота MIGnews.com 2.12.2020
↑ Droning the drove: Israeli cow-herders turn to flying tech By Reuters Staff DECEMBER 4, 2020
↑ Startup says time is ripe for fleets of drones to help farmers pick fruit FEDERICO MACCIONI The Times of Israel 29 April 2019
↑ АЛЕКСАНДР ЗАБУТЫЙ Использование дронов в опылении растений и лесов
↑ What Are Robot Bees? Ellen Glover Built In May. 16, 2023

август 2023, Ашкелон, Израиль.

Иллюстрация: Ашкелон | Израиль

http://ejwiki-pubs.org/wiki/%D0%90%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%81%D0%B0%D0%BD%D0%B4%D1%80_%D0%97%D0%B0%D0%B1%D1%83%D1%82%D1%8B%D0%B9%E2%97%8F%E2%97%8F%D0%A0%D0%BE%D0%B1%D0%BE%D1%82%D1%8B_%D0%B2_%D0%A1%D0%B5%D0%BB%D1%8C%D1%81%D0%BA%D0%BE%D0%BC_%D1%85%D0%BE%D0%B7%D1%8F%D0%B9%D1%81%D1%82%D0%B2%D0%B5_%D0%98%D0%B7%D1%80%D0%B0%D0%B8%D0%BB%D1%8F