Сельскохозяйственные роботы:революционный инструмент для фермеров во всем мире

Сельскохозяйственные роботы оказались ценным инструментом для фермеров во всем мире. Узнайте, как они автоматизируют и улучшают сельское хозяйство и где их получить.

После промышленной революции сельское хозяйство становится все более механизированным и автоматизированным. Искусственный интеллект выводит эту автоматизацию на еще более высокий уровень. Использование ИИ пересекается с тем, что сейчас называется «точным земледелием». Все дело в сокращении таких затрат, как удобрения, пестициды, гербициды и вода, при одновременном повышении урожайности.

Ежегодный мировой рынок сельскохозяйственных роботов оценивается в 24,5 млрд долларов США в 2021 году. Согласно отчету, опубликованному на Statista, в 2024 году он вырастет до 74,5 млрд долларов США.

В этой статье сельскохозяйственные роботы исследуются по следующим темам:

• Роботы для аэрофотосъемки
• Роботы для посева и опрыскивания
• Роботы для сбора фруктов и овощей
• Автономные мобильные роботы (AMR) для питомников, садов и теплиц
• Роботы для прополки
• Роботизированные теплицы

Роботы для аэрофотосъемки

Использование беспилотных летательных аппаратов для проверки посевов с воздуха хорошо зарекомендовало себя. Аэрофотосъемка позволяет получить ценную информацию о здоровье сельскохозяйственных культур и состоянии почвы. Общепринятым способом мониторинга роста сельскохозяйственных культур является использование карт нормализованного разностного индекса вегетации (NDVI). Но это не просто вопрос пассивного изучения данных. Данные NDVI можно загрузить на тракторы. Умная сельскохозяйственная техника использует данные для управления внесением удобрений.

Существует устойчивый рынок беспилотных летательных аппаратов для сельского хозяйства, предлагающий множество вариантов на выбор.

Вот некоторые из соображений при покупке беспилотного летательного аппарата для сельского хозяйства.

Типы беспилотных летательных аппаратов для сельского хозяйства

В сельском хозяйстве используются три основных типа беспилотных летательных аппаратов (БПЛА).

Дроны с фиксированным крылом

У беспилотного летательного аппарата есть крылья, как у самолета, и часто только один или два пропеллера. Такой дрон может оставаться в воздухе дольше, чем винтокрылые. Большое время полета является преимуществом для сегодняшних обширных ферм. Но им нужна ровная полоса для взлета и посадки, и их сложнее пилотировать, чем вертолеты.

Дроны с вращающимся крылом

Дроны с вращающимся крылом имеют несколько роторов с лопастями, как у вертолетов. Наиболее распространены конфигурации с четырьмя роторами (квадрокоптеры) или шестью роторами. У некоторых дронов их намного больше. Дронами с вращающимся крылом легче управлять, чем с неподвижным крылом. Поскольку они могут взлетать и приземляться вертикально, им не нужны взлетно-посадочные полосы. Дроны с вращающимся крылом обычно дешевле, чем модели с неподвижным крылом.

Гибридные дроны

Гибридные дроны взлетают вертикально, а затем могут переключаться в режим планирования во время полета. Таким образом, они сочетают в себе преимущества двух других типов дронов. Гибридные дроны обещают более продолжительное время полета беспилотных летательных аппаратов с неподвижным крылом и простоту использования типов винтокрылых. Однако гибридные дроны сложнее, тяжелее и дороже. Технология также не такая зрелая, как для двух других типов.

Типы датчиков, используемых в сельскохозяйственных дронах

Тип датчиков, которые несет дрон, будет определять собираемую информацию. Вот некоторые из наиболее распространенных типов датчиков.

Камеры RGB

Датчик RGB также называют камерой с истинным цветом. Датчики RGB названы так потому, что они обнаруживают свет в трех компонентах:красном, зеленом и синем. Изображения, создаваемые камерами RGB, похожи на человеческое зрение.

Мультиспектральные камеры

Как следует из названия, мультиспектральные датчики обнаруживают свет в диапазоне частот. Две особенно полезные полосы частот для сельского хозяйства включают инфракрасный и «красную полосу». Здоровые растения отражают инфракрасный свет сильнее, чем растения, подвергшиеся стрессу. Красная полоса находится между красной полосой и инфракрасным. Свет, отраженный красной краевой полосой, также сильно коррелирует со здоровьем растений.

Тепловой

Тепловизионные камеры помогают обнаружить стресс у растений, особенно водный стресс.

ЛИДАР

Датчики обнаружения света и дальности тяжелее и дороже, чем три других типа датчиков, упомянутых выше. Они используются для картографирования высот местности и чаще используются на пилотируемых самолетах.

Покупка по сравнению с услугой по подписке

Фермеру не нужно покупать беспилотный летательный аппарат, чтобы получить от него выгоду. У вас также есть возможность заключить договор с агентством, которое предоставляет услуги аэрофотосъемки. Вы можете подписаться на услугу, которая будет периодически выполнять визуализацию за вас. Подписка на услугу может быть привлекательным вариантом для тех, кто не хочет тратить время на изучение новой технологии.

Запрос предложений беспилотных летательных аппаратов для сельского хозяйства

Роботы для посева и опрыскивания

Дроны для посева и опрыскивания - все еще в новинку, но они коммерчески доступны. Некоторые известные производители сельскохозяйственных машин теперь предлагают автономные дроны для опрыскивания и посева.

Согласно статье на builtin.com, любой пилот БПЛА, который хочет управлять дроном в США, который на взлете весит более 55 фунтов (включая груз), должен подать прошение о специальном освобождении через Федеральное управление гражданской авиации (FAA). Следовательно, многие производители дронов ограничивают свою полезную нагрузку, чтобы избежать этого препятствия.

Посевные дроны в основном используются для посевов покровных культур. Принятие практики посадки покровных культур - это практика здоровья почвы. Покровные культуры помогают ограничить эрозию почвы и уменьшить загрязнение сточных вод. Беспилотные летательные аппараты лучше всего подходят для посева в местах, труднодоступных для тракторов и пылесосов.

Для дронов для опрыскивания и посева решающим фактором является грузоподъемность. Обратите внимание на размер бака и ширину распыления. Дрон должен иметь достаточно мощный аккумулятор и грузоподъемность. Комбинация этих факторов определит, сколько акров можно опрыскивать за раз.

Более сложные дроны имеют полевую станцию, которая служит базой для БПЛА. Один поставщик предлагает полевую станцию ​​с возможностью автоматического наполнения резервуара. Полевая станция также полностью автономно заменяет старую батарею на новую.

Усовершенствованные автономные дроны-распылители используют радары и другие датчики, которые позволяют им избегать препятствий.

Большинство дронов работают от батарей. Тем не менее, некоторые используют топливо. Топливо увеличивает их полезную нагрузку и время полета.

Запросить предложения посевных и опрыскивателей для сельского хозяйства

Роботы для сбора фруктов и овощей

Роботы для сбора овощей и фруктов все еще находятся на стадии прототипа. Они подают большие надежды. Вы можете посмотреть видеоролики о самых разных роботах-уборщиках. Тем не менее, немногие из них доступны для продажи сегодня.

Инструменты на конце руки (EoAT) уборочных роботов различаются в зависимости от вида сельскохозяйственных культур. Например, перец с его гладкой восковой поверхностью хорошо подходит для захвата с помощью присосок. Помидоры более хрупкие, чем перец, поэтому роботы используют захват с мягкими пальцами, который поворачивает плод, когда его тянут, чтобы отделить его от растения. Клубника еще более нежная, поэтому для ее сбора требуется особая осторожность. Например, один робот-уборщик захватывает предмет, используя нож для стебля, чтобы не порезаться при вытаскивании.

Зрение с помощью искусственного интеллекта определяет спелость и планирует путь роботизированной руки, чтобы ощипать цель. Некоторые роботы-уборщики имеют шарнирно-сочлененную руку, которая движется на колесной базе. Другие ездят по рельсам или используют рельсы, как военный автомобиль.

Один особенно поразительный робот-уборщик имеет два беспилотных летательных аппарата. Дроны прикреплены к колесной тележке с помощью пуповины, обеспечивающей электричество. Дроны летают рядом с тележкой, используя компьютерное зрение, чтобы находить спелые фрукты и срывать их с помощью захвата. Собранный дрон складывает урожай в корзину тележки. Тележка перемещается вниз по ряду, в то время как дроны, привязанные к тележке, перемещаются по мере необходимости.

Хотя все еще находится на начальной стадии принятия, доказательства принципа есть. Появление множества поставщиков, из которых можно будет выбирать, - лишь вопрос времени.

Сегодня не так много коммерческих вариантов. Единственное исключение - израильская компания, которая предлагает роботов-уборщиков с использованием RaaS (Робототехника как услуга). RaaS освобождает фермера от значительных первоначальных вложений. Фермер связывается с Тевелом и сообщает им количество акров и урожай. Затем поставщик роботов-уборщиков размещает флот из своих единиц для уборки урожая. Работа может продолжаться круглосуточно и без перерывов, а уборка урожая будет выполняться быстрее и с меньшими затратами труда. Похоже, эта услуга в настоящее время доступна только в Израиле. На веб-сайте Tevel говорится, что в следующем году он проведет пилотные программы в Испании, США и Италии.

Запросите предложения роботов для уборки фруктов и овощей

Автономные мобильные роботы (AMR) для питомников, садов и теплиц

AMR для перевозки фруктов, овощей и горшечных растений имеются в продаже, и есть несколько поставщиков, из которых можно выбрать. Эти роботы - помощники фермерам, освобождая людей для выполнения более важных задач.

В питомниках важной, но утомительной и трудоемкой задачей является выделение комнатных растений. Небольшие декоративные кусты и молодые деревья можно разместить близко друг к другу, чтобы максимально увеличить доступное пространство. По мере роста и увеличения таким растениям требуется место, чтобы они становились пышными и обширными. Перемещение растений в космос - это приложение для AMR. Некоторые поставщики специализируются на этом приложении.

Для фруктовых садов транспортировка фруктов из места сбора обратно в пункт сбора - хорошее применение для AMR. AMR помогает сборщикам-людям автономно следовать за ними. Робот несет подносы или бункеры, в которые рабочие могут складывать собранные фрукты. Когда лотки заполнены, робот самостоятельно перемещается в зону сбора. Таким образом, робот исключает необходимость ходьбы, которая в противном случае потребовалась бы. Это повышает производительность, позволяя рабочим продолжать выбирать. Есть поставщики, которые предлагают такого рода роботов.

Запросить предложения по AMR для питомников, садов и теплиц

Роботы для прополки

Сельскохозяйственные роботы, убивающие сорняки, коммерчески доступны, и некоторые производители предлагают их. Некоторые прополочные роботы предназначены для приусадебных участков. Эти маленькие роботы похожи на роботов-пылесосов для дома. Но есть также роботы, предназначенные для обслуживания более крупных хозяйств.

Для коммерческого земледелия некоторые роботы-прополки используют микродозы гербицида. Робот автономно перемещается по рядку. Он использует компьютерное зрение, чтобы отличить сорняки от сельскохозяйственных культур. Когда сорняк обнаружен, исполнительные механизмы робота тянутся. Небольшое количество пестицида наносится непосредственно на сорняк. Следовательно, используется гораздо меньше химикатов.

Другой подход предполагает использование лазеров для уничтожения сорняков. Таким образом, в этом методе не используются химические вещества и он сертифицирован как органический.

Некоторые роботы-прополки используют солнечные батареи для работы, в то время как другие используют батареи или дизельное топливо.

Запросить предложения по роботам-прополкам

Роботизированные теплицы

Распространилось комнатное земледелие. Выращивание в помещении обеспечивает более контролируемую среду, благоприятную для точного земледелия. Светодиодные светильники снижают критическую стоимость теплиц. Современные светодиоды излучают такую ​​же силу света, что и лампы накаливания, при меньшем энергопотреблении на 85%. AI контролирует освещение, температуру, углекислый газ и влажность. А климат можно адаптировать к потребностям каждой культуры. Согласно Root AI, такой контроль означает, что при использовании на 90% меньше воды, чем при использовании традиционных методов, можно получить более чем в двадцать раз больше урожая на акр. Добавьте в эту картину трудосберегающие технологии роботов, и результат обещает быть поистине революционным.

Многие фермерские хозяйства предлагают свои фрукты и овощи на продажу. Их основные клиенты - продуктовые магазины и рестораны. Их технология не продается.

Однако некоторые поставщики продают оборудование для создания собственной автоматизированной теплицы.

Одна компания предлагает модульную систему, которую можно разместить в витрине продуктового отдела продуктового магазина. В магазине можно выращивать салат и зелень, например, для продажи своим покупателям. Систему тепличной компании можно масштабировать для создания вертикальной фермы, способной выращивать различные культуры на коммерческой основе. Компания также продает комплектующие. Они предлагают специальное программное обеспечение для управления климатом и потоком питательных веществ. Доступны для покупки фирменные светодиодные лампы. Также можно купить устройства для «фертигации» для доставки питательных веществ к растениям через циркулирующий раствор.

Другая компания, предлагающая на продажу решения для домашнего хозяйства, применяет новаторский подход. Их гидропонная ферма предназначена для работы внутри транспортного контейнера. Идея морского контейнера снижает стоимость покупки подходящего здания. Это также делает ферму портативной. Их веб-сайт приглашает вас узнать расценки и содержит калькулятор рентабельности инвестиций.

Обратной стороной комнатного земледелия является то, что оно энергоемкое. Следовательно, такие фермы имеют экономический смысл только для выращивания ценных культур, таких как фрукты и овощи. Вы не получите прибыли, пытаясь выращивать внутри пшеницу или зерно. Однако комнатное земледелие дает гораздо более высокие урожаи. Это может быть привлекательным вариантом для инвестиций для многих культур.

Запросить предложения на роботизированные теплицы.

Как создать идеального сельскохозяйственного робота для вашей организации

HowToRobot - это глобальная платформа, соединяющая конечных пользователей с поставщиками роботов и средств автоматизации по всему миру. У нас есть крупнейший в мире каталог компаний, занимающихся робототехникой. Воспользовавшись нашим руководством, вы сможете найти нужный вам тип робота, идеально подходящий для вашего приложения.

Если вы хотите автоматизировать задачу в сельском хозяйстве, вы можете получить индивидуальные предложения решений от различных поставщиков. Просто опишите свой проект и начните получать ответы.

Вы также можете получить расценки и информацию о продуктах для конкретных сельскохозяйственных роботов, запчастей, компонентов и консультационных услуг. Вы будете получать информацию о продуктах и ​​ценах от нескольких поставщиков.

Обратите внимание, что есть беспристрастные эксперты HowToRobot, которые могут помочь вам сориентироваться в этом процессе. Запишитесь на консультацию к эксперту.