Для чего применяются роботы в сельском хозяйстве

Роботы для сельского хозяйства

Как странно это не прозвучит, но развитые страны испытывают дефицит рабочей силы в сельском хозяйстве. Ведь речь идет о квалифицированных кадрах, а не о временных сотрудниках. Именно это способствует активному росту роботизации сельского хозяйства. И без того весьма требовательная к высоким технологиям отрасль требует все новых решений.

От системы параллельного вождения к беспилотному трактору

Уже никого не удивишь применением технологии GPS для определения местоположения техники в поле, где без подобного подхода можно просто потеряться. Чтобы избежать повторного внесения удобрения на уже обработанный участок нужно использовать системы параллельного вождения. Но и этого уже мало – для более рационального подхода к обработке большой территории следом за трактором, управляемым человеком, идут беспилотные аналоги. И один опытный водитель управляет «стаей» техники.

Компания Case IH продемонстрировала концепт полностью беспилотного трактора, который всю работу будет выполнять самостоятельно. Использование роботов в сельском хозяйстве может столкнуться с такими проблемами:

• Роботы должны быть оснащены системами распознавания людей и «быть готовы» к нештатным ситуациям с участием людей. Иначе могут быть несчастные случаи при работе такой техники.
• Территория, на которой должна работать подобная беспилотная техника, очень разнообразна и неоднородна, что может вызывать сложности в ее работе, в том числе и на этапе поиска региона обработки.
• Сложности могут возникать и при попытках идентификации объектов обработки и просто посторонних объектов. Как уже видно, вышеизложенные пункты больше относятся к работе системы «искусственного интеллекта». Это будет проблемой программистов, обеспечить эффективные и одновременно безопасные алгоритмы работы подобной техники.
• Необходимость проведения специальной подготовки для сотрудников, которые будут работать в хозяйствах, где планируется применение роботов. Проще говоря, обычные работники должны знать правила техники безопасности при нахождении рядом с подобной техникой. По причине большей автономности роботов для сельского хозяйства, правил безопасности может стать гораздо больше, чем уже придумано для обычной техники.
• Проблема, больше относящаяся к сфере экономики – перевод хозяйства на новые рельсы это всегда траты, что часто воспринимается собственниками с некоторым скепсисом.

Что должно заинтересовать инвесторов и производителей – данный рынок относительно свободен. На нем еще нет четко сформировавшихся стандартов, и каждый производитель демонстрирует свое виденье того, как это должно быть. Основные требования, однако, уже есть:

• Уже очевидно, что такая техника должна быть модульной. Ремонт в поле или модернизация во время ТО должны выглядеть как замена одного блока другим.
• Для многих роботов критически важным будет малый вес. Такая техника должна целый день передвигаться по почве и оказывать на нее минимальное воздействие.
• Система оптического контроля. Для нахождения сорняков и их оценки, нужна система, которая надежно определит их.

По основным отраслям, где можно ожидать роботизацию, можно выделить животноводство, растениеводство, смежные с ними отрасли.

Животноводство

Автоматизация в коровниках уже не новинка, хотя каждый год кто-нибудь из разработчиков находит, чем удивить. Необходимость регулярной очистки коровников и подачи больших объемов корма вынудила решить эту проблему уже давно, но «нет предела совершенству». От простой механической подачи корма технологии шагнули к компьютерному учету и анализу количеств поданных веществ. Поскольку рациональное питание включает в себя довольно много компонентов, то и учет должен вестись комплексно.

Нет нужды объяснять выгоды, которые даст возможность сопоставлять качества и количества молока с типом питания коров.

Растениеводство

В зависимости от того, сколько в почве уже есть веществ и потребностей культуры, которую на ней будут выращивать, рассчитывается доза удобрений, которая должна быть внесена. Но и здесь кроется источник потерь – простое разбрасывание гранул влечет частичное вымывание удобрения, зато если вносить удобрения точно под корень растения, то снижается их расход. При использовании СЗР ситуация еще драматичнее – их часто вовсе не нужно наносить на почву. И вот тут роботы будут особенно кстати.

Если робот обнаружит растение, нуждающееся в фунгициде, то он сможет точечно применить препарат, одновременно выполнив видеофиксацию данного события. Разумеется, вместе с сохранением координат этого места. Что позволит составить подробную карту распространения сорняков и пораженности местности грибками. Одновременно, эти же роботы могут производить оценку состояния растущей культуры, обнаруживать признаки дефицита азота, фосфора и других веществ. На основании работы одних роботов, будут действовать уже другие – вносить удобрения или иные вещества, потребность в которых выявлена.

AgВOT II уже демонстрирует нам подход с видео фиксацией сорняков. Еще дальше пошла компания RoboCrop, предлагающая полный отказ от СЗР. При выявлении сорняка он попросту уничтожается на месте, например, лазером. Подход более чем интересен, так как снижает загрязнение окружающей среды.

Многоцелевая С\Х платформа Thorvald

Один из вариантов такого плана это платформа Thorvald, разработанная группами норвежских и британских ученых. Он оснащен GPS модулем, различными датчиками, позволяющими ему оценивать состояние растений.

Бессистемный полив всего поля сразу тоже может быть менее выгоден, чем точечное внесение воды. В определенных регионах это может быть очень востребовано.

Обработка поля с помощью БПЛА

Оценка качества всходов может производиться с помощью БПЛА или других устройств. Поскольку обрабатывать нужно большие площади, то любая экономия будет кстати. Маловесные БПЛА будут потреблять меньше топлива, чем пилотируемая человеком техника. Если управление данной техникой не требует вмешательства человека, то она может работать круглосуточно, без перерывов и выходных.

Выращивание саженцев

Компании HETO Agrotechnics и Harvest Automation демонстрируют свой подход к решению проблемы нехватки рабочих рук. Их наработки должны помочь при выращивании саженцев. Регулярный уход, полив и обработка последних требует очень больших усилий и занимает много времени, даже у квалифицированных кадров, поэтому автоматизация здесь весьма востребована.

Сбор урожая

Автоматизированные системы сбора зерна уже воспринимаются как нечто само собой разумеющееся.

Сбор урожая – одна из немногих отраслей, где техника не может быть универсальна. Необходимость визуально отличать уже спелые фрукты и овощи вынуждает использовать системы с видеокамерами. Машины по сбору урожая клубники, картошки и огурцов отличаются радикально. Единственное, что их объединяет это необходимость собирать плоды без их механического повреждения, наподобие того, как это делают руки человека.

Wall-Ye – недавняя разработка, демонстрирующая последние успехи в вопросах сбора урожая. Agrobot – еще одна система по сбору клубники.

В целом, рост технологий связанных с обработкой данных сулит новые возможности в этом направлении.

Робототехника в сельском хозяйстве

Когда упоминается робот, большинство людей представляет себе промышленного робота на производственной линии промышленного предприятия, человекоподобного помощника или сверхчеловеческого персонажа из научно-фантастического фильма. Но роботы многих форм также проникают в сельское хозяйство, которое ищет способы примирить интенсивное земледелие с требованиями охраны природы.

В прошлом сельское хозяйство могло адаптироваться к социальным изменениям, в основном за счет интенсификации. Это было достигнуто выведением новых сортов, а в развитых странах, особенно после промышленной революции, применением искусственных удобрений и ядохимикатов вместе с использованием больших и мощных тракторов.

Необходимо удовлетворять растущие потребности растущего населения, но социальные и экологические последствия этой тенденции вызывают негативную реакцию.

Кроме того, повышение производительности техники имеет свои ограничения. Поэтому обеспечение необходимого производства продуктов питания в будущем будет связано со значительной модификацией производственных процессов, в основе которых будут цифровые технологии, интеллектуальные датчики, использование больших объемов данных и робототехника.

От точности к умному земледелию

Цифровизация продвигается быстрыми темпами, и мы все увереннее пользуемся ею. Мобильный телефон перестал быть просто средством для совершения звонков и написания сообщений. Интернет-соединение и установленные датчики дают ему множество других функций, так что это своего рода осязаемый пример грядущей разработки.

Такие термины, как Интернет вещей (IoT), искусственный интеллект, большие данные, автономные роботы, интеллектуальные датчики, облачные вычисления, 3D-печать, нанотехнологии, хранение данных, аддитивное производство, искусственный интеллект или M2M (межмашинное взаимодействие) становятся общепринятыми и актвино пополняют наш словарный запас. Даже в связи с сельским хозяйством.

Уже в восьмидесятых годах прошлого века стал появляться термин точное земледелие. Размышления о возможностях использования сбора данных и описания изменчивости земель для целевых приложений заложили основу для новых технологических процедур, которые становятся все более изощренными.

Значительный прогресс связан с появлением спутниковой навигации, позволяющей управлять техникой на суше. Благодаря использованию корректирующих сигналов точность навигации составляет порядка миллиметров.

Логичным шагом в дальнейшем применении навигации стал автономный поворот машин на разворотных полосах и связанное с этим управление орудиями труда.

Затем последовали приложения, объединяющие выходы датчиков, использование заранее подготовленных карт и сбор данных с индивидуальным управлением рабочими участками машины. Знание положения машин или траекторий движения позволяет детально планировать их перемещения, оптимизировать направления движения или работать сданными рабочих данных машин. Ряд данных передаются друг другу.

Человек использует свои знания об окружающей среде, чтобы справляться с непредсказуемыми ситуациями. Робот вносит свой вклад в возможности, в которых он превосходит людей: скорость, эффективность и точность вмешательства.

Информационные технологии позволяют связать более широкий спектр областей и видов деятельности и связать эти источники данных в функциональные блоки с возможностью управления и контроля входных данных на всех уровнях.

Термин «точное земледелие» постепенно заменяется термином «умное земледелие», в котором уже в полной мере предполагается использование роботов и искусственного интеллекта.

Умное земледелие, интеллектуальное сельское хозяйство или сельское хозяйство 4.0 определяется как набор технологий и данных, которые применяются для управления пространственно-временными переменными, связанными со всеми аспектами сельскохозяйственного производства. Для улучшения качества окружающей среды и увеличения урожая.

Робототехника в сельском хозяйстве набирает обороты

Помимо быстрого роста продаж промышленных роботов во всем мире, очень быстро растет производство и продажа сервисных роботов для профессионального использования.

Все более широкое использование роботов и систем автоматизации в сельском хозяйстве, будь то обработка почвы, управление посевами, сбор урожая или животноводство, является глобальным явлением с огромным коммерческим потенциалом.

Этому также способствуют быстрорастущее население Земли, связанное с постоянно растущей потребностью в продуктах питания, ограниченная и подверженная климатическим угрозам площадь сельскохозяйственных земель и растущее давление на цены на мировом рынке.

Все это требует новых подходов, и современные технологии и робототехника становятся важными инструментами повышения продуктивности растениеводства и животноводства.

Автоматизированные роботизированные системы приносят в сельское хозяйство наиболее желаемую эксплуатационную гибкость и экономию средств и времени. Кроме того, они позволяют исключить рутинно повторяющуюся и часто тяжелую ручную работу, которую трудно найти рабочим.

Для экономии рабочей силы роботы могут, например, поддерживать или выполнять посев, сбор урожая или прополку полностью автономно.

В животноводстве роботы используются в основном для автоматизированной стрижки овец, доения и кормления коров, а также для уборки коровников и конюшен.

Используя роботизированные комбайны, сельскохозяйственные предприятия и фермеры могут значительно снизить свою рабочую нагрузку и при этом увеличить свою прибыль, поскольку они могут собирать почти 100% своей продукции и выращивать больше продукции в долгосрочной перспективе.

Европейские производители являются мировыми лидерами в области сельскохозяйственной робототехники.

Ассортимент предлагаемой продукции варьируется от доильных роботов, кормления и для автоматизированной уборки амбаров и конюшен, от роботов для управления мобильными сельскохозяйственными машинами до роботизированных систем для выращивания и сбора фруктов, винограда и цветочных культур или для использования в лесном хозяйстве.

Роботы, предназначенные для использования в сельском хозяйстве, подвергаются очень строгие и конкретные требования. Прежде всего, он должен надежно работать в среде, которая не имеет четкого определения и динамически меняется в широких пределах.

Очень важно, чтобы сельскохозяйственные работники могли безопасно работать с автоматизированными и роботизированными системами и могли легко управлять ими и программировать их интуитивно.

С технической точки зрения сельскохозяйственные роботы должны быть чрезвычайно прочными и устойчивыми к загрязнениям. Кроме того, доильные роботы должны соответствовать очень строгим гигиеническим нормам.

Статистические данные также подтверждают нынешнее развитие в направлении все большей степени и степени автоматизации в растениеводстве и животноводстве.

Сельскохозяйственный робот — это робот, используемый в сельскохозяйственных целях. Основная область применения роботов в сельском хозяйстве на сегодняшний день — этап уборки урожая. Новые применения роботов или дронов в сельском хозяйстве включают борьбу с сорняками, посев облаков, посев семян, сбор урожая, мониторинг окружающей среды и анализ почвы. Согласно данным Verified Market Survey, ожидается, что к 2025 году рынок сельскохозяйственных роботов достигнет 11,58 миллиардов долларов.

Роботизированные фермы находятся на подъеме, и роботы используются для управления молочными стадами, неотъемлемой частью которых является доение.

Автоматическая доильная система — это современная и хорошо работающая технология доения коров, которая хорошо справляется с дойкой. Для обеспечения здоровья и благополучия молочных коров нельзя доверять только доильному оборудованию.

Управление молочным стадом — это гораздо больше, чем доение коровы, поэтому вся система стойла с роботами должна быть профессионально спроектирована. Основой является обеспечение комфорта и здоровья коров, а значит, и высоких суточных удоев.

К 2024 году к Интернету будут подключены более двух миллионов ферм и 36 миллионов голов крупного рогатого скота. Для домашнего скота это вопрос сбора данных об их здоровье и производительности.

Интернет вещей (IoT) позволяет фермерам отслеживать удаленные местоположения, более эффективно отслеживать большее количество животных и каждый день получать более подробную информацию о каждом отдельном животном.

Поскольку технология IoT может отслеживать здоровье, плодовитость, перемещение животных, их местонахождение и т. д., фермы претерпевают изменения, чтобы использовать эти данные для повышения эффективности, производительности и доходов.

IoT позволяет животноводам внимательно следить за животными, а также может использоваться для контроля количества корма в кормушке, чтобы знать, когда его нужно пополнить или купить больше корма. Интернет вещей прокладывает путь к умному земледелию.

В настооящее время большая часть текущих исследований в сельскохозяйственной робототехнике продолжает работать над автономными транспортными средствами. Это исследование основано на прогрессе, достигнутом в системах помощи водителю и самоходных автомобилях.

Хотя роботы уже интегрировались во многие области сельскохозяйственных работ, они все еще практически отсутствуют при сборе урожая отдельных культур. Ситуация начала меняться, когда компании начали разрабатывать роботов, выполняющих более специфические задачи на ферме.

Самая большая проблема для роботов-уборщиков урожая связана со сбором мягких культур, таких как клубника, которые можно легко повредить. Несмотря на эти опасения, в этой области также наблюдается прогресс.

Например, Harvest Croo Robotics, один из их сборщиков клубники, который в настоящее время проходит испытания во Флориде, может убрать 50 гектаров поля всего за три дня и заменить команду из примерно 30 работников фермы.

Робототехнчисекие технологии действительно развиваются семимильными шагами. Ожидается, что использование роботов в сельском хозяйстве будет продолжать расти и становиться все более прибыльным.

Присоединяйтесь к нашему каналу в Telegram «Промышленные роботы» и будьте в центре инноваций и передовых технологий в мире автоматизации производства! Подписывайтесь сейчас, чтобы не пропустить эксклюзивный контент: Промышленные робототы в Telegram

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Анализ применения робототехнических средств в сельском хозяйстве Текст научной статьи по специальности «Прочие сельскохозяйственные науки»

Аннотация научной статьи по прочим сельскохозяйственным наукам, автор научной работы — Рунов Б.А., Новиков Н.Н.

Все большее значение в мире придается энергосберегающим технологиям, когда пахота плугом заменяется минимальной или нулевой обработкой, что также сокращает эрозию почвы. Выделены значимые проблемы дальнейшего развития сельскохозяйственной техники: каким должен быть предел мощностей тракторных агрегатов, комбайнов и сельхозмашин, каковы позитивные и негативные стороны мощной и маломощной техники, каковы должны быть соотношения той и другой техники, в каком направлении будет происходить насыщение техники электроникой и другие вопросы. Широкое распространение получили также робототехнические средства. Перечислены преимущества роботов по сравнению с человеком: возможность осуществления физического труда в разных нагрузках, высокие скорости механического перемещения, а также обработка больших массивов информации, высокая точность, отсутствие утомляемости, достаточно большая продолжительность работы, возможность работы во вредных и опасных условиях, отсутствие социальных затрат. Приводятся примеры применения робототехники в различных отраслях сельхозпроизводства , подтвердившие высокую эффективность: разливочные и упаковочные автоматы, автоматы-птичники, автоматы-теплицы, роботы-культиваторы, сборщики ягод, дроны для наблюдения за посевами, роботы-дояры, раздатчики кормов, уборщики навоза.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по прочим сельскохозяйственным наукам , автор научной работы — Рунов Б.А., Новиков Н.Н.

Применение робототехнических средств в АПК
Сущность и функции сельскохозяйственной робототехники
Необходимость инновационного развития сельского хозяйства на основе применения робототехники
Развитие работ по созданию робототехники сельхозназначения
Сельскохозяйственные роботы в системе воспроизводственных процессов
i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

THE ANALYSIS OF ROBOTIC TOOLS IN AGRICULTURE APPLICATION

There in the world increasingly important is given the energy-saving technologies, when ploughing is replaced with the minimal or non-treatment, that also reduces the soil erosion. Selected significant issues of further agricultural machinery development: what it should be the tractor, combines and farm machinery’s limit capacity, what are the positive and negative aspects of powerful and low-powerful machinery, what it should be their ratio of one and the other machinery, in what direction it will be its electronics saturation and other issues of technology. The robotic was also widespread. The robots advantages in comparison with humans are listed: the possibility physical labor in various loads to perform, high speeds of mechanical to transfer, as well as large amounts of data to process, high accuracy, lack of fatigability, operation’s duration is sufficiently long, work ability in harmful and dangerous conditions, lack of social costs. The examples of robotics in various agricultural sectors’ application, confirming the automated high efficiency: filling and packaging machines, chicken-making machines, greenhouses-making machines, robots-cultivators, berries-pickers, drones for crops monitoring, robotsmilkers, robots-feeder, robotsmanure cleaners.

Текст научной работы на тему «Анализ применения робототехнических средств в сельском хозяйстве»

АНАЛИЗ ПРИМЕНЕНИЯ РОБОТОТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ

В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ

Б.А. Рунов, академик РАН

Н.Н. Новиков, кандидат технических наук

Всероссийский научно-исследовательский институт механизации животноводства E-mail: vniimzh@mail.ru

Аннотация. Все большее значение в мире придается энергосберегающим технологиям, когда пахота плугом заменяется минимальной или нулевой обработкой, что также сокращает эрозию почвы. Выделены значимые проблемы дальнейшего развития сельскохозяйственной техники: каким должен быть предел мощностей тракторных агрегатов, комбайнов и сельхозмашин, каковы позитивные и негативные стороны мощной и маломощной техники, каковы должны быть соотношения той и другой техники, в каком направлении будет происходить насыщение техники электроникой и другие вопросы. Широкое распространение получили также робототехнические средства. Перечислены преимущества роботов по сравнению с человеком: возможность осуществления физического труда в разных нагрузках, высокие скорости механического перемещения, а также обработка больших массивов информации, высокая точность, отсутствие утомляемости, достаточно большая продолжительность работы, возможность работы во вредных и опасных условиях, отсутствие социальных затрат. Приводятся примеры применения робототехники в различных отраслях сельхозпроизводства, подтвердившие высокую эффективность: разливочные и упаковочные автоматы, автоматы-птичники, автоматы-теплицы, роботы-культиваторы, сборщики ягод, дроны для наблюдения за посевами, роботы-дояры, раздатчики кормов, уборщики навоза. Ключевые слова: автоматизация, робототехника, сельхозпроизводство, прогнозирование.

Введение. ХХ век — это век многочисленных достижений научно-технического прогресса, среди которых важными вехами являются широкое применение радио, телевидения, открытие лазера, полеты в космос, создание Интернета, мобильной связи. Уже сейчас очевидно, что и XXI век наследует предшествующий по высоким темпам развития во всех областях — в генной инженерии, в применении компьютерной техники в различных сферах деятельности человека, в широком использовании робототехнических средств, в совершенствовании и расширении сферы применения нетрадиционных источников энергии. К.А. Тимирязев, предвидя будущее, отмечал, что каждый луч солнца, потерянный зеленой поверхностью листа, луга или леса — это богатство, потерянное навсегда, за растрату которого более просвещенный потомок осудит своего невежественного предка.

Одной из основных задач, стоящих перед человечеством, остается увеличение производства продовольствия и снижение энерго-

затрат на единицу производимой продукции при одновременном повышении урожайности сельскохозяйственных культур и продуктивности животных. Достигнутый уровень развития техники и технологий позволяет обеспечить такие высокие показатели сельхозпроизводства, когда, например, на больших площадях получают зерновые свыше 100 ц/га и удои свыше 10 тыс. л молока с коровы в год. Технический прогресс продолжается, и то, что вчера казалось несбыточным, сегодня входит в повседневную практику.

Как пример широкого использования в развитых странах мира современных методов ведения хозяйства, рассмотрим технологии точного земледелия (ТТЗ). Они получили особенно бурное развитие за последние 10-15 лет. ТТЗ позволили совершенно по иному, на другом уровне, глубже рассматривать многочисленные факторы, влияющие на рост растений, вести экономно затраты на семена, удобрения, ядохимикаты, воду, снижая себестоимость производимой продукции.

Все большее значение в мире придается энергосберегающим технологиям, когда пахота плугом заменяется минимальной или нулевой обработкой, что также сокращает эрозию почвы. Успешно работают автоматизированные агрегаты, которые за один проход делают три-пять операций. Товаропроизводитель выдвигает все новые требования к производителям техники. Выпускаемая в настоящее время сельскохозяйственная техника широко использует электронику. Большинство производимых сельскохозяйственных машин, включая, например, такую машину, как простейший пресс-подборщик, имеет электронику, а современный трактор или комбайн с десятком и более различных датчиков — и бортовой компьютер.

Электронные записные книжки агронома, навигационные приборы для определения места нахождения в пространстве и во времени сельскохозяйственной техники или животных, получение электронных карт полей — все это появилось на практике. Различные дистанционные датчики могут передавать разнообразную информацию о земле, растениях, животных, об их состоянии. Автоматизация процессов внесения в почву с учетом пространства и времени семян, извести, удобрений, ядохимикатов, воды широко используется при ТТЗ. Производство всевозможных датчиков позволило распознавать различные растения, определять их состояние, влагозарядку в почве и другие параметры. Автоматические метеостанции замеряют и передают дистанционно десятки показателей, в том числе влажность и температуру воздуха и почвы, количество осадков, солнечную радиацию и другие.

Автоматизированные тележки могут по программе или с дистанционным управлением передвигаться по полям, замеряя и передавая с учетом пространства и времени также различную информацию о растениях. Что касается автоматического движения трактора или другого агрегата по полю, то такая технология появилась на практике лет десять тому назад. Затраты на оборудование для такого движения окупаются, как правило, за один год эксплуатации. Технология синхрон-

ного движения нескольких машин без водителей получила первую премию на последней международной выставке сельхозтехники в Гренобле в 2013 г. Замена гидромоторов привода рабочих органов машин на электропривод позволяет совершенно по-иному создавать конструкцию самой машины и значительно упрощает автоматическое управление техникой.

Среди ученых за последние годы обсуждаются проблемы дальнейшего развития сельскохозяйственной техники: как и каков должен быть предел мощностей тракторных агрегатов, комбайнов и сельхозмашин, каковы позитивные и негативные стороны мощной и маломощной техники, каковы должны быть соотношения той и другой техники, в каком направлении будет происходить насыщение техники электроникой и другие вопросы. Безусловно, во всех случаях необходим многофакторный подход для рационального выбора техники по мощности, в т.ч. с учетом размеров полей, специализации и концентрации производства, объемов внутрихозяйственной деятельности и транспортных перевозок, числа часов работы техники, стоимости рабочей силы и других факторов, влияющих на выбор мощности машины. Если взять, для сравнения, например, мощный дорогостоящий комбайн, то он работает ограниченное число часов, простаивая более 11 месяцев в году. Ограниченное время в течение года работает и дорогостоящий, мощный трактор, а если и работает длительное время, то не с полной загрузкой.

Маломощный, автоматически работающий агрегат дешевле, и его легче заменить, он более гибкий для различных видов работ, действует в рациональном режиме с полной загрузкой и с большим числом часов в году, меньше оказывает разрушительных действий на почву, может успешнее работать на влажной почве, что очень важно при посеве, и имеет ряд других преимуществ по сравнению с мощной техникой.

В мире, особенно в Японии, Китае и в некоторых Европейских странах, появляются маломощные агрегаты, насыщенные электроникой и работающие в автоматических

режимах по заданным программам. Это посевная и уборочная техника, опрыскиватели и косилки, особенно в садах. В ряде случаев — это техника, на которой отрабатываются различные информационные технологии и программы автоматизации управления.

Метод исследования. Проведенные аналитические исследования показывают, что индустрия производства роботов стала одной из ведущих в мире [1]. Роботы собирают машины, собирают сами себя, а их размеры сейчас варьируются от пчелы до гигантов. В Японии появились роботы, которые отгадывают состояние человека по анализу образа его лица. Роботизацией охвачены в настоящее время различные производства — от обычных детских игрушек до автозаводов.

Первые роботы были очень простыми. Движения ограничены и с механическим приводом. Преимущества робота перед человеком огромны и не все еще изучены и использованы, если иметь в виду интеллект, который уже начал проявляться в отдельных моделях роботов ряда фирм.

Роботы нашли применение там, где требуются большие физические усилия, высокие скорости механического перемещения. Особенно существенно, что у таких механизмов отсутствует утомляемость. Действия роботов могут выполняться с очень высокой точностью, что позволило разработать на их базе прецизионные технологии в самых разных областях (производство печатных плат, ЭБ-принтеры, общая хирургия и др.).

В настоящее время в развитых станах мира и в России ведутся работы по созданию робота-водителя автотехники. Его прежде всего предполагается использовать на перевозках грузов, а затем и в пассажирских перевозках. Практическое отсутствие санитарно-гигиенических требований к условиям труда и затрат на социальные нужды характерны для автоматизированных производств с робототехническими системами. На таких производствах почти нет освещения, отопления, вентиляции, продукция имеет высокое качество, не зависящее от «человеческого фактора». Австралийский инженер Марк Пи-вак разработал робот-укладчик, способный

построить жилой дом в рекордно короткие сроки. В интернет-издании The Robot Report приводится информация о результатах научных разработок в области роботизации. На практике уже можно встретить робота-охранника и много других роботов, которые заменяют человека. Японский семейный робот запоминает до 7 членов семьи и распознает их по лицам или голосу. Словарный запас — 65 тыс. фраз и 1000 отдельных слов.

Результаты и их обсуждение. Как видно из всех перечисленных преимуществ робото-технических систем, все они могут использоваться в АПК. В первую очередь АПК -энергозатратная отрасль, где еще широко используется ручной труд с тяжелыми монотонными операциями, вредными и опасными условиями. Поэтому применение робототех-нических систем позволит решать основную цель в сельском хозяйстве и в АПК — это увеличение производства продовольствия, снижение энергозатрат на единицу производимой продукции при одновременном повышении урожайности сельхозкультур и продуктивности животных. Переход на высокие показатели производства (продуктивность, урожайность, экологическая чистота продукции, минимальное загрязнение окружающей среды и т.д.) требуют высокой точности выполнения технологических процессов, сведения к минимуму отрицательного влияния «человеческого фактора», создания условий, когда бы труд селянина стал социально привлекательным. Это как раз те задачи, которые, могут успешно решаться на путях применения робототехники.

Поэтому создание и внедрение роботов сельхозназначения уже долгое время находится в сфере интересов исследовательских и конструкторских организаций всего мира. Изобретатель и футуролог Рэй Курцвейл, автор технологических прогнозов, опубликовал предсказания в книге «Эпоха мыслящих машин», вышедшей в 1990 г. Последний раз он озвучил свое видение будущего на международном конгрессе SAE 2015 в Детройте, сформулировав подробный прогноз развития ключевых отраслей до конца XXI века. Постоянные разработки ведут к новым поколе-

ниям роботов — «машин», достаточно умных для того, чтобы изобретать технологии самостоятельно. Черта между творцом и творением становится в будущем все более размытой благодаря компьютерному зрению, машинному обучению. Человечество подходит к точке, где следующим шагом «машин» будет проектирование своих собственных алгоритмов: «лучше, быстрее, умнее».

Вопрос разработки боевых роботов уже обсуждается в ООН. На данный момент международная организация рассматривает варианты запрета выпуска определенных видов автономных боевых систем. Предсказывают, что через 15-20 лет появятся люди, которые добровольно захотят стать киборгами, а из-за обилия имплантатов будет переосмыслен и сам термин «человеческое существо». Машины смогут изготавливать органы. Появятся компьютерные имплантаты, способные наделить человека сверхспособностями: усилить восприятие, улучшить память, увеличить скорость реакции и сократить время обучения. Уже сейчас принтер 3D начал печатать человеческие органы, быстро возводить дома, и это не выглядит фантастикой. В США в институте Ренсселера был проведен эксперимент, который закончился неожиданным результатом. Машины продемонстрировали способность логически мыслить.

Что касается непосредственно АПК, то наиболее роботизирована в настоящее время сфера переработки и упаковки продовольствия. Различные автоматизированные линии производства продовольствия, разливочные и упаковочные автоматы применяют в мире несколько десятков лет. Появились автоматы-теплицы, автоматы-птичники, а операции доения в молочном животноводстве разных стран выполняют несколько десятков тысяч роботов (рис. 1), объемы поставок доильных роботов на фермы ежегодно возрастают в 1520 раз. Применение роботов доения [2, 3] на фермах позволяет не только повысить надои, качество продукции, снизить расход кормов и заболеваемость животных, но и решить социальные проблемы сельского населения, привлечь на село молодежь, предоставив им время для полноценного отдыха.

Рис. 1. Робот-дояр фирмы Lely

Комплексная автоматизация процессов на молочных фермах решается в настоящее время путем применения роботов-раздатчиков кормов (рис. 2), роботов-уборщиков навоза (рис. 3), роботов, пододвигающих корма (рис. 4). Выпускаются самоуправляемые машины для опрыскивания в садах, различные сеялки и культиваторы, комбайны для сбора ягод, роботы-дроны для наблюдения за посевами (рис. 5) и другие робототехнические системы. Представляет интерес недавно опубликованная в Интернете информация на примере работ 25 компаний, которые пытаются создавать и использовать робототехнику для решения проблем сельского хозяйства.

Рис. 3. Робот для очистки проходов от навоза

Рис. 4. Робот для пододвигания кормов

Рис. 5. Робот дрон для наблюдения за посевами

На вебсайтах этих компаний можно найти более подробную характеристику роботов, а также сведения о том, чем эти компании занимаются, какие их продукты будут доступны и сколько они будут стоить.

1. Следует быстрее совершенствовать отечественное производство электронного оборудования и сельскохозяйственное машиностроение, без которых невозможно выпускать и применять робототехнические средства в АПК страны.

2. Тематика научных институтов и вузов должна отражать мировой опыт исследований, включая направления: разработка технологий с применением РТС и «умных» машин; совершенствование технологий точного сельского хозяйства; разработка технологий с применением альтернативных источников энергии в АПК.

3. Необходимо при вузах и НИИ в разных зонах страны создавать научно-производственные центры с набором РТС и технологиями точного земледелия.

4. Темпы роста производства и применения робототехнических средств в военной и гражданских отраслях очень высокие. Автономно работающий робот нуждается в постоянном надежном и длительном электропитании. Только энергоемкие быстрозаряжающи-еся аккумуляторы и солнечные батареи смогут обеспечить это в ближайшем будущем.

1. Рунов Б.А. Применение робототехнических средств в АПК // С.-х. машины и технологии. 2016. №2. С. 44.

2. Кормановский Л.П., Иванов Ю.А., Текучее И.К. Тенденции применения доильных роботов // Техника и оборудование для села. 2008. №8. С. 36-38.

3. Кормановский Л.П. Развитие роботизации доения коров // Вестник ВНИИМЖ. 2013. №2(10). С. 78-82.

1. Runov B.A. Primenenie robototekhnicheskih sredstv v APK // S.-h. mashiny i tekhnologii. 2016. №2. S. 44.

2. Kormanovskij L.P., Ivanov YU.A., Tekuchev I.K. Ten-dencii primeneniya doil’nyh robotov // Tekhnika i obo-rudovanie dlya sela. 2008. №8. S. 36-38.

3. Kormanovskij L.P. Razvitie robotizacii doeniya korov // Vestnik VNIIMZH. 2013. №2(10). S. 78-82.

THE ANALYSIS OF ROBOTIC TOOLS IN AGRICULTURE APPLICATION B.A. Runov, RAS academician N.N. Novikov, candidate of technical sciences

All-Russian scientific-and-research institute of livestock mechanization

Abstract. There in the world increasingly important is given the energy-saving technologies, when ploughing is replaced with the minimal or non-treatment, that also reduces the soil erosion. Selected significant issues of further agricultural machinery development: what it should be the tractor, combines and farm machinery’s limit capacity, what are the positive and negative aspects of powerful and low-powerful machinery, what it should be their ratio of one and the other machinery, in what direction it will be its electronics saturation and other issues of technology. The robotic was also widespread. The robots advantages in comparison with humans are listed: the possibility physical labor in various loads to perform, high speeds of mechanical to transfer, as well as large amounts of data to process, high accuracy, lack of fatigability, operation’s duration is sufficiently long, work ability in harmful and dangerous conditions, lack of social costs. The examples of robotics in various agricultural sectors’ application, confirming the automated high efficiency: filling and packaging machines, chicken-making machines, greenhouses-making machines, robots-cultivators, berries-pickers, drones for crops monitoring, robots- milkers, robots-feeder, robots-manure cleaners.

Keywords: automation, robotics, agriculture production, prediction.

Сельскохозяйственное машиностроение при помощи роботов

Сельскохозяйственное машиностроение является основной отраслью в сельском хозяйстве, где применение роботов и робототехники играет все более важную роль. Автоматизация процессов в сельском хозяйстве при помощи роботов имеет свои особенности и преимущества.

Промышленные операции

• Гидроабразивная резка
• Нанесение ЛКМ
• Резка плазменная
• Лазерная сварка
• Фрезерование
• Сварка MIG/MAG
• Сварка TIG
• Шлифовка/ полировка
• Обслуживание станков с ЧПУ

Применение роботов

Применение роботов в сельском хозяйстве открывает широкие возможности для повышения эффективности производства и оптимизации технологических процессов. Роботы могут использоваться в различных сферах сельского хозяйства, таких как посев и посадка растений, уборка урожая, обслуживание складов и транспортировка грузов. Они способны выполнять сложные операции, повышая точность и скорость работы.

Особенности автоматизации

Особенности автоматизации в сельскохозяйственном машиностроении при помощи роботов:

Разнообразие процессов: в сельском хозяйстве существует широкий спектр операций, которые требуют автоматизации. Это включает посев и посадку растений, уборку урожая, обработку почвы, полив, контроль и мониторинг растений и другие процессы. Каждый из этих процессов имеет свои особенности и требует специализированных решений.

Различные типы почвы и условия: сельскохозяйственные роботы способны работать на разных типах почвы, таких как песчаные, глинистые или супесчаные почвы. Они также должны справляться с различными погодными условиями, включая дождь, снег, жару и холод.

Взаимодействие с техникой: такая техника, как тракторы, комбайны, орошение системы и другие сельскохозяйственные машины. Роботы совместимы с этой техникой и способны взаимодействовать с ней, например, подключаться к тракторам или совместно работать с другими машинами.

Предотвращение повреждений культурных растений: одной из важных задач роботов в сельскохозяйственной автоматизации является предотвращение повреждений культурных растений. Роботы должны быть оснащены датчиками и системами видеонаблюдения, которые позволяют им определять расстояние до растений, контролировать свои движения и избегать столкновений с растениями.

Обеспечение надежности и безопасности: работа роботов надежна и безопасна. Они стабильны и способными работать длительное время без сбоев.

Функциональные возможности роботов

Функциональные возможности роботов в сельском хозяйстве включают в себя такие задачи, как определение оптимальных маршрутов для перемещения по полю, автоматическое распознавание и сортировка продукции, использование специальных манипуляторов для выполнения различных операций. Роботы также могут быть оснащены датчиками и камерами для контроля и мониторинга растений, определения уровня влажности почвы и других параметров.