Robotický farmář

Vědci v Dánsku vyvíjejí zemědělského robota pro identifikaci a likvidaci plevele. I když se to může zdát jako relativně snadný úkol, ve skutečnosti to vyžaduje hodně strojové inteligence, aby se vybral plevel mezi plodinami. Robot je stále v rané fázi vývoje, ale vědci doufají, že to nakonec povede ke snížení množství herbicidů používaných zemědělci, a tím i ke snížení nákladů.

Robotický hubič plevele: Pletí může být pro lidi relativně snadné, ale pro robotiky představuje zajímavou sadu výzev. Dokonce i procházení řádků plodin může být pro robota složité. Výzkumníci doufají, že vybaví Hortibot (výše) systémem pro identifikaci rostlin na základě vzorů listů, aby mohl selektivně postřikovat plevel herbicidem.

Poloautonomní robot nazvaný Hortibot je navigační platforma navržená tak, aby k ní byly připevněny různé zemědělské nástroje, které buď mechanicky odstraňovají plevel, nebo jej přesně postřikují herbicidem. Původním účelem bylo postavit robota, který by se snadno používal a mohl by být ovládán nekvalifikovaným pracovníkem, říká Rasmus Jørgensen , zemědělský vědec z Institutu zemědělského inženýrství na Aarhus University v Horsens, Dánsko.

V současné době mají zemědělci tendenci se s plevelem vypořádávat buď postřikem celých polí, nebo pomocí ručních pracovníků k fyzickému ručnímu odstraňování plevele. Ale tyto přístupy mají své problémy, říká Jørgensen.

Přestože pracovní síla může být levná, náklady na školení pracovníků se mohou zvýšit. Vysoká fluktuace pracovníků s nízkou kvalifikací v zemědělství znamená, že zemědělci často musí každý rok platit za vyškolení až jedné třetiny své pracovní síly.

Multimédia

• Podívejte se na Hortibota v akci.

Nerozlišující postřik herbicidů má dopad na životní prostředí, je plýtvání a zvyšuje náklady na zemědělství. A herbicidy se běžně stříkají pomocí těžkých vozidel, jako jsou traktory, což zase způsobuje zhutnění půdy. Pokud je půda příliš kompaktní, kořeny do ní nemohou proniknout a voda nemůže projít, říká Jørgensen. Jediný traktor a jeho náklad může vážit dost na zhutnění půdy až o půl metru, říká.

Cílem společnosti Hortibot je vyřešit tyto problémy tím, že umožní lehkému robotu provádět stejné úkoly pod dohledem jediného pracovníka s malým školením. Robot váží pouhých 245 kilogramů, což je zhruba jedna čtyřicetina než traktor, a je založen na upraveném rámu komerčně dostupné dálkově ovládané svahové sekačky zvané Pavouk .

Čtyřkolový Hortibot stojí metr na výšku a zhruba metr a půl na šířku a na délku a je vybaven kamerou směřující dolů. Díky tomu se robot může autonomně pohybovat mezi několika řadami plodin, aniž by je poškodil a bez použití jakékoli technologie globálního polohování. Některé zemědělské stroje nyní používají GPS, ale ta může být nespolehlivá, protože závisí na rozlišení a přesnosti map, říká Jørgensen.

Použití přístupu založeného na vidění zajišťuje, že robot pokryje pole přesněji a otočí se, když dosáhne okraje pole, aby pokračoval v pohybu přes celý pozemek. Lidský operátor je zde, aby jej navedl na pole a zastavil, pokud se objeví překážky. S méně než hodinovým tréninkem a použitím jednoduché ovládací páky jej může používat každý, říká Jørgensen.

Na nedávné akci Field Robot Event, která se konala v nizozemském Wageningenu, byl Hortibot schopen sledovat brázdy a autonomně se otočit správným směrem, když dosáhl okraje řádků plodin. Zatímco někteří z ostatních robotů byli schopni sledovat linie obilí, nebyli schopni se otočit. Ukázali jsme, že [Hortibot] je snadno ovladatelný a dokáže zatočit bez velkého plánování, říká Jørgensen.

Tým Hortibot nyní plánuje vybavit robota modulárními nástroji pro přesné postřikování a mechanické odstraňování plevele. Cílem je nejprve identifikovat plevel a poté jej buď jednotlivě postříkat, aniž by došlo k zasažení plodin, nebo je odstranit, aniž by došlo k poškození okolních plodin.

V posledních letech vzrůstá zájem o používání mechanických vnitrořádkových pleček kvůli obavám z degradace životního prostředí a rostoucí poptávce po ekologicky vyráběných potravinách, říká Athanasios Dedousis, zemědělský inženýr, který takový systém vyvíjí v Cranfield University , ve Spojeném království.

Ale zajistit, aby to všechno fungovalo, bude pravděpodobně obrovská výzva, říká Chris Melhuish , ředitel společnosti Bristol Robotics Laboratory , ve Spojeném království. Přimět stroj, aby to dokázal, je podle něj extrémně obtížné.

Jørgensen souhlasí. Proběhlo mnoho výzkumů využívajících hyperspektrální analýzu, aby se pokusili identifikovat jedinečné podpisy různých rostlin na základě frekvencí světla, které absorbují, říká, ale ukazuje se, že jejich absorpce velmi závisí na nutričním zdraví rostliny.

Jørgensenova laboratoř tedy zvolila jiný přístup. Používáme tvarovou analýzu, říká. Analýzou blízkosti, orientace a polohy listů vůči sobě je možné rozlišit plevele od kulturních rostlin. Potíže nastávají, když se listy různých rostlin překrývají nebo vzájemně zakrývají, ale Jørgensen věří, že je to přístup, který se nakonec ukáže spolehlivější než spektrální analýza.

Podobně mechanické odstraňování rostlin není zdaleka tak jednoduché, říká Dedousis. Řady plodin nejsou vždy rovné a rostliny nejsou rovnoměrně rozmístěny. A protože některé oblasti mohou mít vysokou úroveň zamoření plevelem, musí být mechanismy pro odstraňování plevele přesné až na 50 milimetrů, říká Dedousis.

Ale významná výzva se pravděpodobně objeví v ekonomice, říká Melhuish. V tuto chvíli neexistuje způsob, jak by byl [robot] nákladově efektivní, říká. Odhadovaná cena Hortibota je asi 55 000 $. S migrujícími pracovníky v Evropě i ve Spojených státech, kteří jsou ochotni pracovat za nízké mzdy, je těžké pochopit, jak by robot mohl konkurovat, říká.

Náklady Hortibota by mohly být kompenzovány jeho produktivitou, říká Dedousis. Pletí je opakující se práce. Roboti to mohou dělat nepřetržitě a za všech povětrnostních podmínek. Pro ekologické zemědělce by to mohlo být skutečným přínosem. Hortibot je cesta k budoucnosti, říká Dedousis. Ale předpovídá, že to bude trvat několik let, než bude připraveno pro komerční zemědělství.

Jørgensen skutečně říká, že předtím, než bude možné robota komercializovat, jsou nutné některé zásadní přepracování. Patří mezi ně zvětšení rozchodu kol, aby mohl Hortibot pokrýt více řádků plodin při každém zametání, a zvýšení světlé výšky, aby byl robot vhodný pro širokou škálu plodin.

skrýt