Yanmar возглавляет проект сельскохозяйственной робототехники по разработке системы SMASH

В сельском хозяйстве в будущем все чаще будут использоваться точные с научной точки зрения методы ведения сельского хозяйства, когда автоматизированные «агроботы» контролируют, обрабатывают и обрабатывают землю, используя передовые технологии, призванные помочь максимизировать урожайность и свести к минимуму болезни.

Благодаря своему обширному опыту в области автоматизации и механизации сельского хозяйства, компания Yanmar, специалист в области агротехники, показывает путь в передовых исследованиях полевой робототехники.

Пришло время перемен в наше меняющееся время?

Трудно представить себе более важную отрасль экономики, чем сельское хозяйство. Это отрасль, которая напрямую влияет на жизнь каждого человека во всем мире, несмотря на то, что ее окружают проблемы со всех сторон.

Изменения температуры и осадков влияют на урожайность; фермеры и сельскохозяйственные рабочие непосредственно подвергаются воздействию экстремальных погодных явлений, в то время как миллионы людей, занятых в пищевой промышленности, уже ощущают на себе влияние нашего изменяющегося климата.

Кроме того, сегодня потребители все больше осознают проблему химических веществ, используемых при производстве продуктов питания, и требуют устойчивого производства еще более вкусных и качественных продуктов.

Поиск наилучшего способа решения этих проблем и одновременного удовлетворения экологических требований заставляет многие правительства обращаться к специалистам по автоматизации и экспертам в области технологий, чтобы попытаться улучшить положение фермеров, удовлетворить требования потребителей и решить множество проблем, стоящих перед отраслью.

Исследования в области интеллектуального земледелия с помощью SMASH в Италии

Рост автоматизации и технологий в сельском хозяйстве, конечно, не является чем-то новым — на самом деле, это происходит со времен промышленной революции.

Но что нового, так это то, как технологии используются для решения проблем, связанных с борьбой с пищевыми заболеваниями и нестабильными погодными условиями.

Теперь основное внимание уделяется достижению желаемых урожаев экологически устойчивым способом с постоянным акцентом на сокращение количества и типов используемых химикатов.

Однако засуха, наводнения и появление новых вредителей и болезней теперь представляют собой угрозу на всех континентах. Даже Европа сталкивается с проблемами во всех своих сельскохозяйственных системах.

Это особенно актуально для таких стран, как Италия, где, по мнению ученых, урожай оливок в 2018 году упал на 57 процентов – худший показатель за 25 лет – в результате изменения климата.

Благодаря своему европейскому исследовательскому центру, расположенному на холмах над Флоренцией, Италия, Yanmar R&D Europe имеет хорошие возможности для того, чтобы сосредоточиться на различных полевых исследованиях, чтобы повысить ценность сельскохозяйственной отрасли и, возможно, даже привлечь новое поколение работников в эту отрасль. земля.

К ним относится двухлетний проект SMASH стоимостью 4 млн евро, который реализуется в сотрудничестве с 10 технологическими партнерами для разработки мобильной сельскохозяйственной «экосистемы» для мониторинга, анализа и управления сельскохозяйственными культурами.

Вот список других партнеров и их роли в проекте SMASH:

• EDI:компания, занимающаяся машиностроением и электроникой, которая помогла разработать мобильную базу роботизированной системы.
• AvMap:технология и датчики для мобильной базовой навигации.
• База:передача данных, обработка данных, облачное хранилище данных.
• Seintech:анализ данных, интеллектуальный анализ данных и машинное обучение.
• Флорентийский университет, факультет сельского хозяйства:разработка конечных эффекторов.
• IIT (Итальянский технологический институт):роботизированная система (Plantoid) для мониторинга и анализа почвы.
• Sant’Anna Bio Robotic Institute:разработка манипулятора для установки на роботизированную руку для сбора образцов и манипулирования предметами.
• Copernico:подготовка дрона для мониторинга и картографирования.
• DORIAN:технологии и алгоритмы машинного зрения.
• Джунтини Филиппо:агроном.

Аббревиатура SMASH расшифровывается как «Умная машина для высокотехнологичных решений в сельском хозяйстве». Этот проект финансировался местным правительством Тосканы.

Он заключается в разработке модульной роботизированной платформы, в которой используются новейшие информационные коммуникационные технологии для изучения посевов и почв, анализа собранной информации и предоставления четкой и полезной информации фермерам для поддержки управления растениеводством.

Одной из многих задач Yanmar была разработка систем управления для многоцелевого роботизированного манипулятора для мобильных манипуляций (включая точное распыление), интеграция датчиков для технологий позиционирования, а также автономная навигация и разработка программного обеспечения для управления мобильной базой системы (в сотрудничестве с другими партнерами). ).

Для инженера по моделированию и управлению YRE Мануэля Пенчелли разработка прототипа агробота, который можно было бы использовать для мониторинга и контроля посевов, взятия проб почвы для анализа и точного нацеливания сельскохозяйственных химикатов для точного применения, с самого начала требовала знаний во многих различных областях. проект.

Пенчелли говорит:«Повсюду было задействовано много партнеров. Нам нужны были специалисты по механике для разработки конструкции автомобиля и много экспертов по «коммуникациям», потому что у нас много устройств, которым нужно «общаться» друг с другом.

«Нашей отправной точкой на самом деле была гусеничная машина, которая изначально создавалась для передвижения по пляжу и очистки береговой линии!»

Есть два рабочих прототипа SMASH — один для виноградной лозы, а другой — для шпината, чтобы охватить два разных типа культур, которые изначально планировались для исследования.

Первый уже прошел серьезное тестирование на винограднике в провинции Пиза, где Мануэль сыграл важную роль в демонстрации возможностей, которые эта роботизированная экосистема может предложить фермерам.

Пенчелли говорит:«SMASH — это не одна машина, а набор различных устройств, включая робота, базовую станцию, дроны и полевые датчики, которые вместе предоставляют жизненно важную информацию, чтобы помочь фермерам».

«Фермер может запрограммировать задачу, которую он хочет, чтобы SMASH выполнял, и пока он занимается другими видами деятельности, эта машина может двигаться автономно, наблюдая за посевами, выявляя и леча болезни и экономя фермеру или его работникам значительное время в полей вручную проверяя урожай.”

Картирование и мониторинг, прополка и подкормка

SMASH состоит из мобильной базы, робота-манипулятора с манипуляторами и системами обзора, дрона и вспомогательной наземной станции. Представьте себе систему, предназначенную для работы с рядом технологий точного земледелия, предлагающую конкретные сведения о геоматике, робототехнике, интеллектуальном анализе данных, машинном обучении и т. д. с учетом экологических и социальных проблем, с которыми сталкиваются фермеры.

Для Pencelli возможности SMASH безграничны. Он говорит:«В дополнение ко всем функциям, которые может выполнять манипулятор, у нас также есть некоторые приспособления, которые можно установить на заднюю часть автомобиля для механической прополки или обработки почвы во время его движения».

«Эта работа может выполняться одновременно с мониторингом и обнаружением».

Компания Yanmar специализируется на разработке программного обеспечения для агробота, а также на интеграции и установке всех компонентов других сторон.

Это сложная масса электроники с проводами, датчиками, камерами, приемниками GPS и несколькими электродвигателями — восемь из них — конкурирующими за пространство.

Но все это работает — даже на грязном винограднике в конце февраля, где независимая система рулевого управления и превосходная тяга демонстрируются на самых разных участках.

Пенчелли добавляет:«Слияние датчиков было одним из самых сложных аспектов этого проекта».

«Потому что у нас очень специфическая среда внутри полей, где может меняться ряд переменных, таких как инфраструктура, почва, форма полей и даже другие рабочие, перемещающиеся вокруг агробота.

«Итак, было интересно локализовать транспортное средство, повысить его надежность и понять его физические ограничения — такие как скорость, угол поворота рулевого колеса, позиционирование и связь между установленными бортовыми устройствами — все эти аспекты могут повлиять на движение. транспортного средства».

Сила в цифрах

YRE также объединила усилия с Департаментом сельского хозяйства Университета Флоренции, чтобы продолжить исследовательскую деятельность в этой области.

Университет имеет значительный опыт в области устойчивого управления сельскохозяйственными культурами, недавно завершив финансируемый ЕС проект Rhea, целью которого было улучшение качества урожая, здоровья и безопасности людей, а также снижение производственных затрат за счет использования парка небольших разнородных роботов — наземных и воздушных. оснащены передовыми датчиками, усовершенствованными рабочими органами и улучшенными алгоритмами управления принятием решений.

Профессор университета Марко Вьери считал, что для проекта SMASH необходим целостный подход к исследованиям, а также внедрение новейших технологий.

Он говорит:«Сельское хозяйство обеспечивает людей едой, кормами, клетчаткой и топливом, но мы также должны учитывать сельские, культурные и исторические проблемы.

«Раньше существовал годовой календарь сельскохозяйственных работ, но в наши дни требуется новое мышление, которое позволяет нам контролировать и снижать риски, такие как засуха, вредители и наводнения.

«Нам нужно было изучить возможности автоматизации не только для улучшения и увеличения количества продукта, но и для создания дополнительных преимуществ.

«Yanmar разделяет наше видение, чтобы помочь фермерам реализовать здоровое и ценное производство с помощью настоящей технологической системы, поэтому наша часть в SMASH заключалась в разработке оборудования и эффекторов для двух сценариев:виноградников и садовых полевых культур, таких как шпинат.

«У нас есть обширные знания о сельскохозяйственной технике и новых технологических возможностях, поэтому речь идет о том, чтобы помочь сократить использование пестицидов, небезопасных для микроорганизмов почвы и растений, при этом повышая уровень питательных веществ и полезных бактерий».

Справедливо сказать, что фермеры находятся на переднем крае дебатов о климате, выбросах и устойчивом развитии.

Даже когда речь идет о ценных культурах, таких как виноград, оливки и орехи, произрастающие в этом регионе Италии, трудно возразить против использования автоматизированного и подключенного сельского хозяйства для объединения научных данных и потребностей фермеров.

Ведь роботы могут работать 24 часа в сутки, они меньше воздействуют на почву, чем тракторы, из-за меньшего размера.

Представьте себе парк роботов размером в несколько раз меньше обычного трактора, и легко увидеть возможности, которые в ближайшие годы откроются технологии точного земледелия на основе искусственного интеллекта.

Использование дронов для картографирования полей и проверки посевов; и агроботов для сбора плодов, посева семян, выявления и обработки сорняков точными дозами пестицидов и удобрений – все дело в том, чтобы нацеливать усилия только на области, требующие работы, что позволяет в результате сократить трудозатраты, капитальные затраты и выбросы .

Продолжая исследования в области передовой сельскохозяйственной робототехники, Yanmar берет на себя задачу показать возможности и потенциальные преимущества методов более точного земледелия в будущем.

Пока неясно, станут ли автоматизированные и роботизированные тракторы привычным явлением, но трудно возражать против использования технологий для устойчивого повышения качества и урожайности земли.

И если звук дронов, парящих над посевами, означает, что фермеры могут определять модели роста и потребности в питательных веществах, а затем доставлять пестициды и удобрения с высокой точностью с помощью парка роботов, то, безусловно, это будет долгожданным дополнением к инструментам. в настоящее время используется в наших полях.