Революция в аграрии: как интеллектуальные роботы трансформируют сельское хозяйство по всему миру

Агророботы доказали свою ценность для фермеров по всему миру. Узнайте, как они автоматизируют и улучшают фермерство, и где их закупить.

Сельское хозяйство всё более механизировано и автоматизировано с индустриальной революции. Искусственный интеллект поднимает автоматизацию на новый уровень. Пересечение ИИ с аграрией называют «прецизионным земледелием». Суть: снижение затрат на удобрения, пестициды, гербициды, воду при одновременном росте урожайности.

Мировой годовой рынок агророботов оценивался в 24,5 млрд USD в 2021 г. Прогноз на 2024 г. — 74,5 млрд USD (Statista).

Статья охватывает агророботов по направлениям:

• Аэрофотосъемочные роботы (дроны)
• Посевные и опрыскивающие роботы
• Роботы для сбора фруктов и овощей
• Автономные мобильные роботы (AMR) для питомников, садов и теплиц
• Роботы для прополки
• Роботизированные теплицы

Аэрофотосъемочные роботы

Использование дронов для инспекции посевов с воздуха — устоявшаяся практика. Аэросъемка дает ценные инсайты о состоянии культур и почвы. Стандарт мониторинга роста — карты NDVI (нормализованный разностный вегетационный индекс). Но не только пассивный анализ данных. Данные NDVI загружают в тракторы. Умная сельхозтехника использует их для дозированного внесения удобрений.

Рынок агрдронов развит, много вариантов.

Рассмотрим, что учитывать при покупке агродрона.

Типы агродронов

Три основных типа БПЛА в аграрии.

Крылатые дроны (Fixed-Wing)

Крылья как у самолета, часто 1–2 пропеллера. Дольше держатся в воздухе, чем роторные. Длительное время полета — плюс для огромных современных ферм. Но нужна гладкая полоса для взлета/посадки, пилотирование сложнее, чем коптеров.

Роторные дроны (Rotary Wing)

Несколько роторов с лопастей как у вертолетов. Часто 4 ротора (квадрокоптеры) или 6. Бывают и больше. Легче в управлении, чем крылатые. Вертикальный взлет/посадка — полоса не нужна. Обычно дешевле крылатых.

Гибридные дроны

Взлетают вертикально, затем переходят в планирующий режим. Комбинируют преимущества обоих: время полета крылатого + простота роторного. Но сложнее, тяжелее, дороже. Технология менее зрела.

Типы сенсоров в агродронах

Тип сенсоров определяет собираемую информацию. Основные виды:

RGB-камеры

RGB-сенсор = true-color камера. Фиксирует свет в трех компонентах: красный, зеленый, синий. Изображения как при человеческом зрении.

Мультиспектральные камеры

Детектируют свет в диапазоне частот. Два особенно полезных диапазона для аграрии: инфракрасный и «красный край». Здоровые растения сильнее отражают ИК. Красный край между красным и ИК — тоже коррелирует со здоровьем растений.

Тепловизоры

Помогают детектировать стресс растений — особенно водный стресс.

Лидар (LiDAR)

Тяжелее и дороже остальных. Картирование рельефа, чаще на пилотируемой авиации.

Покупка vs Сервис по подписке

Фермеру не обязательно покупать дрон для получения выгод. Можно нанять агентство, предоставляющее аэросъемку как сервис. Подписка на периодическую съемку — привлекательно для тех, кто не хочет тратить время на освоение новой технологии.

Запросите предложения по аэрофотосъемочным дронам для аграрии

Посевные и опрыскивающие роботы

Дроны для посева и опрыскивания — еще новинка, но коммерчески доступны. Крупные игроки агротехники уже предлагают автономные дроны для опрыскивания и посева.

Любой пилот БПЛА в США, летающий дроном >55 фунтов (с грузом) на взлете, должен просить спец. разрешение у FAA (builtin.com). Поэтому многие производители ограничивают грузоподъемность, чтобы избежать этого барьера.

Посевные дроны 주로 для сидератов (посевных культур). Практика посева сидератов — забота о здоровье почвы. Сидераты ограничивают водоэрозию и загрязнение стоков. Аэродроны идеальны для посева в труднодоступных для тракторов и агросамолетов местах.

Для опрыскивающих и посевных дронов грузоподъемность — критичный фактор. Нужно следить за объемом бака и шириной опрыскивания. Дрон должен иметь достаточно мощный аккумулятор и подъемную силу. Комбинация этих факторов определяет, сколько гектаров можно обработать за раз.

Продвинутые дроны имеют полевую станцию — базу для БПЛА. Один вендор предлагает станцию с автозаправкой бака и автозаменой аккумулятора — полностью автономно.

Продвинутые автономные опрыскиватели используют радар и другие сенсоры для избегания препятствий.

Большинство — на батареях. Есть на топливе — увеличивает грузоподъемность и время полета.

Запросите предложения по аэросеяющим и опрыскивающим дронам для аграрии

Роботы для сбора фруктов и овощей

Роботы для сбора фруктов и овощей еще на стадии прототипов. Обещают много. Можно посмотреть видео множества разнородных роботов-собирателей. Но мало доступно для покупки сегодня.

Оконечный инструмент (EoAT) собирателей варьируется по культурам. Перец с гладкой восковой поверхностью — хорошо для вакуумных чашек. Помидоры хрупче — мягкие палецевидные захваты, скручивая плод при отрыве. Клубника еще нежнее — нужна экстра-осторожность. Один робот хватает плод и одновременно режет стебель, избегая помятин.

ИИ-видео детектирует спелость и планирует траекторию манипулятора для срыва цели. Некоторые роботы — артикулированная рука на колесном основании. Другие — на рельсах или гусеницах как военная техника.

Особо яркий пример: два аэродрона, прикрепленных к тележке умбикальными шнурами (питание). Дроны летят рядом с тележкой, компьютерным зрением ищут спелые плоды, срывают захватом, сбрасывают в бак тележки. Тележка едет по ряду, дроны перепозиционируются.

Хотя внедрение в зачаточном состоянии, принцип доказан. Вопрос времени — появление множества вендоров.

Сегодня мало коммерческих выборов. Исключение: израильская компания с моделью RaaS (Robotics as a Service). RaaS освобождает фермера от крупных стартовых вложений. Фермер сообщает Tevel площадь и культуру. Вендор выводит флот для сбора. Работа 24/7 без перерывов, уборка быстрее и с меньше труда. Пока сервис, возможно, только в Израиле. Сайт Tevel: пилотные программы в Испании, США, Италии в следующем году.

Запросите предложения по роботам для сбора фруктов и овощей

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

AMR для перевозки фруктов, овощей и горшечных растений — коммерчески доступны, есть несколько вендоров. Это помощники фермера, освобождающие людей для ценных задач.

В питомниках: важная, но утомительная и долгая задача — расстановка горшечных растений. Маленькие декоративные кустарники и молодые деревья можно ставить плотно. Растут — нужно пространство для пышности. Перемещение для расстановки — задача для AMR. Есть вендоры, специализирующиеся на этом.

В садах: вывоз урожая с места сбора в точку накопления — хорошее применение AMR. Робот автономно следует за сборщиками. Несет поддоны/корзины, куда рабочие кладут фрукты. Когда полно — едет в зону сбора. Исключает ходьбу, бустит продуктивность: рабочие продолжают собирать. Есть вендоры такого рода.

Запросите предложения по AMR для питомников, садов и теплиц

Роботы для прополки

Агророботы, убивающие сорняки — коммерчески доступны, несколько вендоров. Некоторые — для домашних садов. Малые роботы как пылесосы. Есть для крупных ферм.

Для коммерческого земледелия: некоторые используют микродозы гербицидов. Робот едет по ряду автономно. Компьютерное зрение отличает сорняки от культур. При обнаружении сорняка — актуатор выходит, микрозапас пестицида попадает точечно на сорняк. Результат: в разы меньше химии.

Другой подход: лазерное уничтожение сорняков. Никаких химикатов, сертифицированно органическое.

Некоторые роботы с солнечными панелями, другие — батареи или дизель.

Запросите предложения по роботам для прополки

Роботизированные теплицы

Закрытое земледелие расширяется. Контролируемая среда — преимущество для прецизионного агрария. Критическое снижение затрат — LED-свет. Современные LED дают интенсивность ламп накаливания при 85% меньше потребления. ИИ управляет светом, температурой, CO2, влажностью. Климат подстраивается под каждую культуру. Такой контроль дает >20x урожайность с гектара при 90% меньше воды (Root AI). Добавьте робототехнику для экономии труда — результат обещает быть революционным.

Много компаний indoor-ферминга продают продукцию. Клиенты — супермаркеты и рестораны. Их технологии не продаются.

Но несколько вендоров продают оборудование для своей автоматизированной теплицы.

Одна компания предлагает модульную систему, вписывающуюся в витрину овощного отдела супермаркета. Магазин выращивает салат, зелень для продажи. Система масштабируется до вертикальной фермы коммерческого масштаба. Продают также компоненты: софт для климата и нутриентов, проприетарные LED-лампы, fertigation-блоки для подачи нутриентов через циркулирующий раствор.

Другая компания — гидропонная ферма в морском контейнере. Контейнер снижает стоимость здания и делает ферму переносимой. На сайте — калькулятор ROI и запрос котировки.

Минус indoor-ферминга — энергозатратность. Экономически имеет смысл только для высокомаржинальных культур: фрукты, овощи. Пшеницу в закрытом грунте не окупить. Но урожайность в разы выше. Может быть привлекательной инвестицией для многих культур.

Запросите предложения по роботизированным теплицам.

Как закупить идеального агроробота для вашей организации

HowToRobot — глобальная платформа, связывающая заказчиков с поставщиками робототехники по миру. У нас крупнейший каталог робототехнических компаний. Наш гид поможет найти тип робота, идеально подходящий для вашей задачи.

Если хотите автоматизировать задачу в аграрии, получите индивидуальные предложения от поставщиков. Опишите проект и начните получать ответы.

Можете получить котировки и информацию по конкретным агророботам, запчастям, компонентам, консалтингу. Цены и предложения от множества вендоров.

Есть независимые эксперты HowToRobot, которые помогут навигировать. Запишитесь на консультацию с советником.