Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Автономный сельскохозяйственный робот
сельское хозяйство
Maler der Grabkammer des Sennudem 001.jpg
История
На земле
Гидрокультура
  • Аквакультура
  • Аквапоника
  • Гидропоника
  • Аэропоника
Связанный
  • Агробизнес
  • Агротехника
  • Сельскохозяйственная техника
  • Сельскохозяйственная наука
  • Сельскохозяйственная техника
  • Агроэкология
  • Агролесоводство
  • Агрономия
  • Без животных
  • Разнообразие культур
  • Цифровой
  • Экология
  • Домашний скот
  • Механизация
  • Пермакультура
  • Стабильный
  • Городской


Списки
  • Профессия земледельца
  • Правительственные министерства
  • Университеты и колледжи
Категории
  • сельское хозяйство
    • по стране
    • компании
  • Биотехнологии
  • Домашний скот
  • Мясная промышленность
  • Птицеводство
 Сельскохозяйственный портал
  • v
  • т
  • е

Сельскохозяйственный робот является роботом развернут для сельскохозяйственных целей. Основная область применения роботов в сельском хозяйстве сегодня - это уборка урожая . Новые применения роботов или дронов в сельском хозяйстве включают борьбу с сорняками , [1] [2] [3] засев облаков , [4] посадку семян, сбор урожая, мониторинг окружающей среды и анализ почвы. [5] [6] Согласно данным Verified Market Research , ожидается, что к 2025 году рынок сельскохозяйственных роботов достигнет 11,58 млрд долларов. [7]

Общие [ править ]

Роботы для сбора фруктов , тракторы / опрыскиватели без водителя и роботы для стрижки овец призваны заменить человеческий труд . В большинстве случаев перед началом работы необходимо учитывать множество факторов (например, размер и цвет собираемых фруктов). Роботов можно использовать для других садоводческих задач, таких как обрезка , прополка , опрыскивание и мониторинг. Роботы также могут использоваться в животноводстве (животноводческая робототехника), например, в автоматическом доении., стирка и кастрация. Подобные роботы имеют много преимуществ для сельскохозяйственной отрасли, включая более высокое качество свежих продуктов, более низкие производственные затраты и меньшую потребность в ручном труде. [8] Их также можно использовать для автоматизации ручных задач, таких как опрыскивание сорняков или папоротников, когда использование тракторов и других пилотируемых транспортных средств слишком опасно для операторов.

Дизайн [ править ]

Полевой робот

Механическая конструкция состоит из концевого эффектора, манипулятора и захвата. При проектировании манипулятора необходимо учитывать несколько факторов , включая задачу, экономическую эффективность и требуемые движения. Концевой эффектор влияет на рыночную стоимость фрукта и захватный в дизайне основан на урожае , который в настоящее время собирает.

Концевые эффекторы [ править ]

Концевой эффектор в сельскохозяйственном роботе является устройство , обнаруженное в конце рук робота , используется для выполнения различных сельскохозяйственных работ. Было разработано несколько различных типов конечных эффекторов. На сельскохозяйственных предприятиях, связанных с виноградом в Японии , концевые эффекторы используются для сбора урожая, прореживания ягод, опрыскивания и упаковки в мешки. Каждый был разработан в соответствии с характером задачи, а также формой и размером целевого фрукта. Например, концевые эффекторы, используемые для уборки урожая, были предназначены для захвата, разрезания и толкания гроздей винограда.

Прореживание ягод - это еще одна операция, выполняемая с виноградом, которая используется для повышения рыночной стоимости винограда, увеличения размера винограда и облегчения процесса сборки. Для прореживания ягод концевой эффектор состоит из верхней, средней и нижней части. Верхняя часть имеет две пластины и резину, которая может открываться и закрываться. Две пластины сжимают виноград, чтобы отрезать ветви рахиса и извлечь гроздь. Средняя часть содержит пластину с иглами, пружину сжатия и еще одну пластину, на поверхности которой расположены отверстия. Когда две тарелки сжимаются, иглы пробивают дырки в винограде. Далее, в нижней части есть режущее устройство, которое может разрезать пучок до стандартной длины.

Для распыления концевой эффектор состоит из распылительной насадки, прикрепленной к манипулятору. На практике производители хотят, чтобы химическая жидкость равномерно распределялась по всей связке. Таким образом, конструкция позволяет равномерно распределять химикат, заставляя сопло двигаться с постоянной скоростью, сохраняя расстояние от цели.

Заключительный этап производства винограда - это процесс упаковки. Концевой эффектор мешка оснащен устройством подачи мешков и двумя механическими пальцами. В процессе упаковки устройство подачи пакетов состоит из прорезей, через которые пакеты непрерывно поступают к пальцам при движении вверх и вниз. Во время подачи пакета к пальцам две листовые пружины, расположенные на верхнем конце пакета, удерживают его в открытом состоянии. Пакеты предназначены для хранения гроздей винограда. После завершения процесса упаковки пальцы открываются и освобождают мешок. Это закрывает листовые пружины, которые закрывают мешок и предотвращают его повторное открытие. [9]

Захват [ править ]

Захват является захватывая устройство , которое используется для сбора целевого урожая. В основе конструкции захвата лежит простота, низкая стоимость и эффективность. Таким образом, конструкция обычно состоит из двух механических пальцев, которые могут синхронно двигаться при выполнении своей задачи. Специфика дизайна зависит от решаемой задачи. Например, в процедуре, которая требовала обрезки растений для сбора урожая, захват был снабжен острым лезвием.

Манипулятор [ править ]

Манипулятор позволяет рапиры и концевого эффектора для навигации по окружающей среде. Манипулятор состоит из четырех стержневых параллельных звеньев, которые поддерживают положение и высоту захвата. Манипулятор также может использовать один, два или три пневматических привода . Пневматические приводы - это двигатели, которые производят линейное и вращательное движение путем преобразования сжатого воздуха в энергию.. Пневматический привод является наиболее эффективным приводом для сельскохозяйственных роботов из-за его высокой удельной мощности. Наиболее экономичной конструкцией манипулятора является конфигурация с одним приводом, но это наименее гибкий вариант. [10]

Развитие [ править ]

Первые разработки робототехники в сельском хозяйстве можно датировать еще 1920-ми годами, когда начали формироваться исследования по внедрению автоматического управления транспортными средствами в сельское хозяйство. [11] Это исследование привело к развитию автономных сельскохозяйственных транспортных средств между 1950-ми и 60-ми годами. [11] Однако концепция не была идеальной, так как транспортным средствам по-прежнему требовалась кабельная система, чтобы направлять их путь. [11] Роботы в сельском хозяйстве продолжали развиваться по мере того, как начали развиваться технологии и в других секторах. Только в 1980-х годах, после появления компьютеров, управление машинным зрением стало возможным. [11]

Другие разработки на протяжении многих лет включали сбор апельсинов с помощью роботов как во Франции, так и в США. [11] [12]

В то время как роботы использовались в промышленных помещениях на протяжении десятилетий, роботы на открытом воздухе для использования в сельском хозяйстве считаются более сложными и трудными в разработке. [ необходима цитата ] Это связано с опасениями по поводу безопасности, но также и из-за сложности сбора урожая в зависимости от различных факторов окружающей среды и непредсказуемости. [13]

Спрос на рынке [ править ]

Есть опасения по поводу количества рабочей силы, необходимой сельскохозяйственному сектору. Со стареющим населением Япония не может удовлетворить потребности сельскохозяйственного рынка труда. [13] Точно так же Соединенные Штаты в настоящее время зависят от большого числа рабочих-иммигрантов, но из-за сокращения сезонных сельскохозяйственных рабочих и усиления усилий правительства по прекращению иммиграции они тоже не могут удовлетворить спрос. [13] [14] Компании часто вынуждены оставлять посевы гниющими из-за невозможности собрать их все к концу сезона. [13] Кроме того, существуют опасения по поводу растущего населения, которое необходимо будет прокормить в ближайшие годы. [13] [15]В связи с этим существует большое желание улучшить сельскохозяйственную технику, чтобы сделать ее более рентабельной и жизнеспособной для дальнейшего использования. [13]

Текущие приложения и тенденции [ править ]

Большая часть текущих исследований продолжается в направлении автономных сельскохозяйственных транспортных средств. Это исследование основано на достижениях в области систем помощи водителю и беспилотных автомобилей . [14]

Хотя роботы уже используются во многих областях сельскохозяйственных работ, они по-прежнему практически отсутствуют при сборе урожая различных культур. Ситуация начала меняться, поскольку компании начали разрабатывать роботов, которые выполняют более конкретные задачи на ферме. Наибольшее беспокойство по поводу роботов, собирающих урожай, вызывает сбор мягких культур, таких как клубника, которые можно легко повредить или полностью пропустить. [13] [14] Несмотря на эти опасения, в этой области наблюдается прогресс. По словам Гэри Вишнацки, соучредителя Harvest Croo Robotics, один из их сборщиков клубники, которые в настоящее время проходят испытания во Флориде, может «собрать поле площадью 25 акров всего за три дня и заменить бригаду из примерно 30 сельскохозяйственных рабочих». [14]Аналогичный прогресс наблюдается в сборе урожая яблок, винограда и других культур. [12] [14] [15] Что касается роботов для уборки яблок, текущие разработки были слишком медленными, чтобы быть коммерчески жизнеспособными. Современные роботы могут собирать яблоки со скоростью одно яблоко каждые пять-десять секунд, в то время как средний человек собирает один яблоко в секунду. [16]

Еще одна цель, которую ставят аграрные компании, - это сбор данных. [15] Растут опасения по поводу роста населения и сокращения количества рабочей силы, способной прокормить его. [13] [15] Сбор данных развивается как способ повышения производительности на фермах. [15] AgriData в настоящее время разрабатывает новую технологию, чтобы сделать это и помочь фермерам лучше определять лучшее время для сбора урожая путем сканирования фруктовых деревьев. [15]

Приложения [ править ]

У роботов есть много областей применения в сельском хозяйстве. Некоторые примеры и прототипы роботов включают роботов-доильщиков Merlin, Rosphere, Harvest Automation , Orange Harvester, салат-бот [17] и культиватор. Одним из примеров широкомасштабного использования роботов в сельском хозяйстве является молочный бот. Он широко распространен среди британских молочных ферм из-за своей эффективности и отсутствия необходимости перемещаться. По словам Дэвида Гарднера (исполнительного директора Королевского сельскохозяйственного общества Англии), робот может выполнить сложную задачу, если она повторяется и робот может сидеть на одном месте. Кроме того, роботы, которые работают над повторяющимися задачами (например, доением), выполняют свою роль в соответствии с единым и конкретным стандартом. [18]

Еще одна область применения - садоводство . Одним из приложений для садоводства является разработка RV100 компанией Harvest Automation Inc. RV 100 предназначен для транспортировки горшечных растений в теплице или на открытом воздухе. Функции RV100 по перемещению и организации горшечных растений включают возможность размещения, сбора и консолидации. Преимущества использования RV100 для этой задачи включают в себя высокую точность размещения, автономную функцию вне и внутри помещений, а также снижение производственных затрат . [19]

Примеры [ править ]

  • Торвальд - автономный модульный многоцелевой сельскохозяйственный робот, разработанный Saga Robotics. [20]
  • Винобот и Винокулер [21] [22] [23]
  • AgBot LSU [24] [25]
  • Harvest Automation - компания, основанная бывшими сотрудниками iRobot для разработки роботов для теплиц [26]
  • Root AI создал робота-сборщика помидоров для использования в теплицах [27] [28]
  • Робот- сборщик клубники от Robotic Harvesting [29] и Agrobot [30]
  • Компания Small Robot Company разработала ряд небольших сельскохозяйственных роботов, каждый из которых был ориентирован на выполнение определенной задачи (прополка, опрыскивание, сверление отверстий и т. Д.) И управлялся системой ИИ [31]
  • ecoRobotix создал робота для прополки и опрыскивания на солнечных батареях [32]
  • Blue River Technology разработала сельскохозяйственное орудие для трактора, которое опрыскивает только растения, требующие опрыскивания, сокращая использование гербицидов на 90% [33] [34]
  • Косилка нового поколения Casmobot [35]
  • Fieldrobot Event - соревнование по мобильной сельскохозяйственной робототехнике [36]
  • HortiBot - робот для ухода за растениями, [37]
  • Салат-латук - органическое удаление сорняков и прореживание салата [38]
  • Робот для посадки риса, разработанный Японским национальным центром сельскохозяйственных исследований [39]
  • ROS Agriculture - программное обеспечение с открытым исходным кодом для сельскохозяйственных роботов, использующих операционную систему роботов [40]
  • Автономный робот для опрыскивания сорняков IBEX для труднопроходимой местности, в стадии разработки [41]
  • FarmBot , [42] Сельское хозяйство с ЧПУ с открытым исходным кодом [43]
  • VAE, разрабатываемый аргентинским стартапом в области агротехники, стремится стать универсальной платформой для различных сельскохозяйственных приложений, от точного опрыскивания до обработки скота. [44]
  • ACFR RIPPA: для точечного распыления [45]
  • ACFR SwagBot; для мониторинга животноводства
  • ACFR Digital Farmhand : для опрыскивания, прополки и посева [46]

См. Также [ править ]

  • Электронное сельское хозяйство
  • Машинное зрение
  • Сельскохозяйственные дроны

Ссылки [ править ]

  1. ↑ Казинс, Дэвид (24 февраля 2016 г.). «Беспилотный робот-опрыскиватель Ibex помогает фермерам безопасно преодолевать холмы» . Еженедельник фермеров . Проверено 22 марта 2016 .
  2. ↑ Акерман, Эван (12 ноября 2015 г.). «Гигантский робот Босха может забивать сорняки до смерти» . IEEE .
  3. ^ "Сельскохозяйственные роботы в Сиднейском университете" . 2016 г.
  4. ↑ Craft, Эндрю (1 марта 2017 г.). «Делает дождь: дроны могут стать будущим для засева облаков» . Fox News . Дата обращения 24 мая 2017 .
  5. ^ Андерсон, Крис. «Как дроны попали на вашу ферму» . Обзор технологий Массачусетского технологического института. Архивировано из оригинала 7 марта 2017 года . Дата обращения 24 мая 2017 .
  6. ↑ Мазур, Михал (20 июля 2016 г.). «Шесть способов, которыми дроны революционизируют сельское хозяйство» . Обзор технологий Массачусетского технологического института . Дата обращения 24 мая 2017 .
  7. ^ Глобальный размер рынка сельскохозяйственных роботов по типу (беспилотные тракторы, автоматизированные уборочные машины и др.), По применению (полевое земледелие, молочное животноводство, домашнее хозяйство и др.), По географическому охвату и прогнозу (отчет). Проверенные маркетинговые исследования. Сентябрь 2018. 3426.
  8. ^ Белтона, Padraig (2016-11-25). «В будущем будет ли сельское хозяйство полностью автоматизировано?» . BBC News . Проверено 28 ноября 2016 .
  9. ^ Monta, M .; Кондо, Н .; Шибано, Ю. (21–27 мая 1995 г.). Сельскохозяйственный робот в системе производства винограда . Международная конференция IEEE по робототехнике и автоматизации. Нагоя: Институт инженеров по электротехнике и радиоэлектронике. С. 2504–2509. DOI : 10.1109 / ROBOT.1995.525635 . ISBN 0-7803-1965-6.
  10. ^ Фолья, ММ; Рейна, Г. (2006). «Сельскохозяйственный робот для уборки радиккио» (PDF) . Журнал полевой робототехники . 23 (6–7): 363–377. DOI : 10.1002 / rob.20131 .
  11. ^ a b c d e Yaghoubi, S .; Акбарзаде, Н.А. Базаргани, СС; Базаргани, СС; Бамизан, М .; Асл, Мичиган (2013). «Автономные роботы для сельскохозяйственных задач и сельскохозяйственных работ, а также будущие тенденции в сельскохозяйственных роботах». Международный журнал машиностроения и мехатроники . 13 (3): 1–6. CiteSeerX 10.1.1.418.3615 . 
  12. ^ а б Харрелл, Рой (1987). «Экономический анализ роботизированного сбора цитрусовых во Флориде». Сделки ASAE . 30 (2): 298–304. DOI : 10.13031 / 2013.31943 .
  13. ^ a b c d e f g h Дорфман, Джейсон (12 декабря 2009 г.). «Сферы автоматизации» . Экономист . Проверено 29 мая 2018 .
  14. ^ а б в г д Дэниелс, Джефф (2018-03-08). «Волна сельскохозяйственных роботов, от клубники до яблок, может облегчить нехватку сельскохозяйственных рабочих мест» . CNBC . Проверено 29 мая 2018 .
  15. ^ a b c d e f Саймон, Мэтт (31 мая 2017 г.). «Роботы с водяными ножами - будущее сельского хозяйства» . Проводной . Проверено 29 мая 2018 .
  16. ^ Bogue, Роберт (2016-01-01). «Роботы готовы произвести революцию в сельском хозяйстве» . Промышленный робот: международный журнал . 43 (5): 450–456. DOI : 10.1108 / IR-05-2016-0142 . ISSN 0143-991X . 
  17. ↑ Харви, Фиона (9 января 2014 г.). «Роботы-фермеры - будущее сельского хозяйства, - заявляет правительство» . Хранитель . Проверено 30 октября 2014 года .
  18. ↑ Дженкинс, Дэвид (23 сентября 2013 г.). «Сельскохозяйственный шок: как роботы-фермеры захватят наши поля» . Метро . Проверено 30 октября 2014 года .
  19. ^ «Продукты» . Автоматизация уборки урожая . 2016 . Проверено 10 ноября 2014 года .
  20. ^ "THORVALD - АВТОНОМНЫЙ МОДУЛЬНЫЙ РОБОТ, ПРЕДОСТАВЛЯЮЩИЙ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ УСЛУГИ" . Проверено 6 сентября 2019 .
  21. ^ Шафиехани, Али; Кадам, Сухас; Fritschi, Felix B .; ДеСуза, Гильерме Н. (23 января 2017 г.). «Винобот и Винокулер: две роботизированные платформы для высокопроизводительного полевого фенотипирования» . Датчики . 17 (1): 214. DOI : 10,3390 / s17010214 . PMC 5298785 . PMID 28124976 .  
  22. ^ Ледфорд Хейди (2017-01-26). «Биологи растений приветствуют своих повелителей-роботов» . Природа . 541 (7638): 445–446. Bibcode : 2017Natur.541..445L . DOI : 10.1038 / 541445a . PMID 28128274 . 
  23. Перейти ↑ University of Missouri-Columbia (28 марта 2017 г.). «Борьба с голодом в мире: помощь робототехники в изучении кукурузы и устойчивости к засухе» . Phys.org . Проверено 26 ноября 2017 .
  24. ^ «Многофункциональный робот AgBot работает от Солнца» . pcmag.com . Архивировано из оригинального 31 марта 2012 года . Проверено 2 апреля 2018 .
  25. ^ Piquepaille, Roland (25 ноября 2008). «Полностью настраиваемый домашний робот» . ZDNet . Проверено 2 апреля 2018 .
  26. ^ "Harvest Automation Inc" . www.harvestautomation.com . Проверено 2 апреля 2018 .
  27. ^ Shieber, Джонатан (8 августа 2018). «Ваши овощи будут собирать роботы раньше, чем вы думаете» . TechCrunch .
  28. ^ «Знакомство с корневым AI» .
  29. ^ "Роботизированная уборка урожая" .
  30. ^ "Роботы-комбайны | Агробот | Испания" .
  31. ^ «Как маленькие роботы могут убить трактор и сделать сельское хозяйство эффективным» . Проводной .
  32. ^ «ecoRobotix планирует точечного опрыскивателя для борьбы с сорняками» .
  33. ^ «Blue River See & Spray Tech снижает использование гербицидов на 90%» . Архивировано из оригинала на 2019-03-22 . Проверено 22 марта 2019 .
  34. ^ «Как технология Blue River может навсегда изменить сельское хозяйство» .
  35. ^ "Casmobot" .
  36. ^ "Событие полевого робота" .
  37. ^ "HortiBot - робот для ухода за растениями" .
  38. ^ "Смотрите и опрыскивайте сельскохозяйственные машины - технология Blue River" . Сельскохозяйственные машины See & Spray - Blue River Technology . Проверено 2 апреля 2018 .
  39. ^ «Сферы автоматизации» .
  40. ^ "РОС Сельское хозяйство" . Экосистема, позволяющая фермерам использовать роботизированные инструменты .
  41. ^ "Сельскохозяйственный робот начинает испытания в Великобритании" . Инженер . 22 февраля 2016 . Проверено 22 марта 2016 .
  42. ^ «FarmBot - сельское хозяйство с ЧПУ с открытым исходным кодом» . farmbot.io . Проверено 2 апреля 2018 .
  43. ^ "Сельскохозяйственный робот FarmBot DIY обещает открыть будущее сельского хозяйства" . digitaltrends.com . 28 июля 2016 . Проверено 2 апреля 2018 .
  44. ^ "Presentaron un vehículo agrícola que robotiza la aplicación de agroquímicos" (на испанском языке) . Проверено 7 июня 2018 .
  45. ^ Роботы ACFR
  46. ^ "Сельскохозяйственные роботы в Сиднейском университете" . Sydney.edu.au . 2016 г.

Внешние ссылки [ править ]

СМИ, связанные с сельскохозяйственными роботами, на Викискладе?