Глобальная тенденция развития рынка роботов — создание различных наземных и аэроботов, оборудованных высокоточными датчиками, улучшенными рабочими инструментами, системой принятия решений и контроля для автономного выполнения сельскохозяйственных задач.
Развитие точного земледелия обусловлено желанием мониторить и управлять происходящим в окружающей среде — в почве, воде и живых организмах.
В целом роботы делятся на две большие группы:
- те, которые выполняют специфические задачи в конкретной области;
- те, которые могут выполнять несколько задач в различных областях.
Общий проблема роботизации — неприспособленность к условиям окружающей среды: грязи, дождю, туману, высоким или низким температурам.
Автоматизация фермерской техники
Навигация и автопилоты уже общепризнанные технологии. GPS или оптические, акустические или радиомаяки используют почти повсеместно для автоматического определения местоположения тракторов и комбайнов. Кроме того датчики используют для обнаружения препятствий и опасностей.
По прогнозам IDTechEx в целом рынок тракторов с элементами автоматизации достигнет $27 млрд, а в 2028 году продажи тракторов с автопилотами достигнут 700 тыс. единиц, к 2038 году будет продано около 40 тыс. полностью беспилотных тракторов.
Одно из перспективных направлений развития — гармонический поиск для планирования сложных траекторий маршрутов аэроботов.
Развитие этого сегмента немного задержат проблемы регуляции на законодательном уровне, а также высокая стоимость высокотехнологичных датчиков и недоверие к инновациям среди фермеров.
Роботы для сбора и анализа данных
Сенсорные данные, собранные роботами на ферме, предоставляют широкую информацию о:
- почве;
- семенах;
- домашнем скоте;
- урожае;
- расходах;
- фермерском оборудовании;
- расходе воды и удобрений.
IoT технологии и инновационные аналитические инструменты уже используются для анализа погодных условий, температуры, влажности, цен и т.д. Они помогают решить такие задачи:
- оптимизация урожайности;
- точное планирование;
- сокращение и оптимизация вносимых ресурсов;
- минимизация отходов.
Самые распространенные методы сбора данных:
- управляемая воздушная техника;
- спутники;
- БПЛА.
Также были попытки создавать карты посевов и сорняков с помощью RTK GPS.
Роботы-сборщики
Роботы-манипуляторы созданы для избирательной уборки урожая. Уже были проведены испытания с уборкой малины, клубники, грибов, сладкого перца, томатов, а для брокколи были разработаны специальные роботизированные режущие инструменты.
Роботы-сборщики должны быть оснащены системой видения для распознания плода, а еще у них должна быть быстрая реакция для сокращения времени сбора.
Одно из перспективных направлений развития в этой области — концепция мягких роботов. Сейчас разрабатываются новые прототипы рук из эластичных тканей, которые могут легко адаптироваться под форму фрукта.
Роботы на животноводческих фермах
Согласно европейским исследованиям, к 2025 роботы будут доить около 50% европейских стад, а рынок доильных установок оценивается в $ 1,6 млрд.
На фермах роботы будут выполнять такие задачи:
- уборка отходов в стойлах;
- мониторинг здоровья животных;
- автоматизация доения;
- подача корма.
Роботические системы ориентированы на здоровье отдельного животного, что поможет повысить конверсию корма на кг мяса, а также пищевую безопасность потребителя.
Постоянный мониторинг состояния позволит обеспечить максимальный возможный комфорт для повышения продуктивности, и оказание своевременной помощи заболевшему животному.
Роботы в аквакультурном производстве
Аквакультурное производство уже давно интегрировано в систему пищевых поставок, хотя есть ряд ограничивающих факторов, мешающих полноценному развитию отрасли.
Роботы и датчики могут помочь с ними справится, минимизировав вовлеченность человека в технологические процессы. Главные сферы применения роботов в аквакультурном производстве:
- мониторинг окружающей среды и здоровья рыб;
- защита от паразитов и болезней;
- лечение.
Например в Норвегии была запущена полузакрытая сетка Aquatraz для защиты рыбы и предотвращения ее ухода. Оператор может понимать и опускать дно сетки, чтобы расширять доступное для рыбы пространство.
Цифровой макет сетки. Источник: Aquatraz.
В этой статье можно найти больше подробностей по акватехнологиям.
Роботы на вертикальных фермах
По прогнозам Energias Market Research рынок производства на вертикальных фермах к 2023 году достигнет $6 млн. Вертикальные фермы выращивают сельхозпродукцию в полностью контролируемой среде. В них автоматически регулируется:
- подача питательных веществ;
- влажность;
- температура;
- освещение.
Соединение робототехники с датчиками и генетикой позволит вырасти вертикальным фермам с нишевого рынка до глобального, способного конкурировать с традиционным сельским хозяйством.
В 2018 году открылась вертикальная ферма Iron Ox, которая создана так, чтобы заменить рабочую силу роботами почти на каждом этапе производства.
Производство и переработка пищи
Мясное производство столкнулось с проблемой нехватки квалифицированной рабочей силы для разделки мяса. Компании работают в направлении коллаборации роботов и рабочих для повышения продуктивности и безопасности производства.
Также роботы могут быть задействованы в маркировке и отслеживании продукции через всю сеть поставок. Сферы применения робототехники в пищевых поставках:
- безопасность продукции, людей и ресурсов;
- автоматизация доставки с поля на упаковочный пункт и склад;
- коллаборация работников и роботов;
- анализ фотографий и данных датчиков;
- долгосрочная автономность, устойчивой к сбоям, круглосуточной системы.
Итоги
По прогнозам IDTechEx к 2038 году общий рынок робототехники достигнет $35 млрд и будет расти в дальнейшем. Это обусловлено несколькими факторами:
- коммерциализацией научно-технических разработок;
- недостатком рабочей силы в сельском хозяйстве;
- необходимостью производства большего количества продукции из-за увеличения численности человечества.
Самые динамичные тенденции развития робототехники в ближайшем будущем:
- создание компактных или мягких роботов для выполнения конкретных задач;
- интеграция и анализ высокоточных полевых данных;
- наблюдение и контроль за ростом продукции и ее естественной или искусственной средой выращивания.
