5 необычных и даже странных роботов для сельского хозяйства

Роботами и дронами в сельском хозяйстве уже сложно кого-то удивить. Но иногда разработчики придумывают необычные технологии — например, робота с лазером для борьбы с сорняками или робота-пчелу. Рассказываем о пяти роботах, которых придумали или приспособили для работы в полях, и объясняем, зачем их сделали.

Робот-истребитель сорняков с лазерами  

Американская компания Carbon Robotics в 2021 г. разработала сельскохозяйственного робота LaserWeeder для борьбы с сорняками. Он не просто пропалывает почву, а уничтожает их с помощью инфракрасных углекислотных лазеров. Разработчики утверждают, что последняя модель робота за час может истребить 200 000 сорняков (вдвое больше, чем предшественник) и обработать на одном заряде 8 га земли. На LaserWeeder установлена целая «обойма» лазеров — 30 штук мощностью 150 Вт каждый. «Луч смерти» справляется с сорняками в 80 раз быстрее, чем люди. К тому же в отличие от фермеров робот может работать в любое время суток и не боится плохой погоды.  

Робот умеет отличать сорняки от сельскохозяйственных культур — для этого у него есть 42 камеры с системой распознавания изображений и вычислительные модули на графических процессорах NVIDIA. Лазеры не повреждают почву, уверяют разработчики — а это хорошо для урожая. Ночью робот может перемещаться вдоль борозд, не задевая растения, — благодаря камерам, лидарам (локаторам) и GPS-модулю. Хотя он довольно увесистый — больше 4 тонн. 

LaserWeeder позволяет снизить затраты на ручной труд и применять меньше гербицидов — звучит привлекательно для фермеров, которые занимаются органическим земледелием. Компания утверждает, что использование робота позволит сэкономить до 80% затрат.    

Стоит робот, конечно же, баснословно дорого — от $1 млн (96 млн руб.) Но вложения окупятся за три года, обещает производитель. Спрос на роботов есть — ждать придется не меньше года. Модели прошлых годов раскуплены — только в сентябре 2021 г. сумма бронирований превысила $20 млн.   

По данным Минсельхоза США, в 2017 г. затраты на рабочую силу составляли 28,2% от общих расходов фермеров. В 2023 г. робот получил премию AI Breakthrough Awards — его признали лучшим решением на основе искусственного интеллекта для сельского хозяйства.  

Робот-пастух для скота  

В 2016 г. австралийский стартап Agerris представил SwagBot, который может пасти коров, овец и другой скот. На собаку он, правда, был не особенно похож и выглядел скорее как тележка. Но он умел передвигаться по ухабистой местности и направлять животных на пастбище. Робот проделывал это без малейшего участия человека — благодаря искусственному интеллекту. А еще он мог уничтожать сорняки — конечно, не так мощно, как робот с лазерами. 

Робота придумали для фермеров, которые живут в отдаленных районах. Его научили также мониторить здоровье животных — с помощью датчиков он может определить температуру тела и заметить изменение походки. Вот только наладить масштабное производство не получилось. $4,6 млн для коммерциализации разработки компания собрала только к 2020 г., но что-то пошло не так и стартап закрылся. Так что разработка осталась только прототипом, как и другой робот Agerris — Digital Farmhand.  

У робособаки Spot от американской компании Boston Dynamics дела обстоят получше — в 2020 г. устройство поступило в продажу. Стоит он $75 000 (7,2 млн руб.). Изначально Spot для выпаса не предназначался. Скорее, он разрабатывался для того, что называется Three Ds: dirty, dull and dangerous — грязной, скучной и опасной работы. Поэтому его используют на стройках, потому что роботу, в отличие от человека, не скучно ходить и делать сотни снимков, чтобы сверить, нет ли отклонений от чертежей. Он оказался полезен и медикам: во время пандемии версию Spot с механической рукой приспособили для удаленной диагностики пациентов, оснастив его планшетом. 

А новозеландская компания Rocos приспособила робособаку для работы на пастбищах. В сотрудничестве с Boston Dynamics она пообещала научить робота пасти овец, проверять урожаи тех или иных культур и создавать карты маршрутов в реальном времени. На видео и фотографиях демонстрация возможностей робособаки как минимум вызывает умиление. 

Но держать робособаку дома вряд ли получится — сами создатели признаются, что двигается она шумно. «Это не так заметно в промышленных условиях или больших помещениях, но в маленьких замкнутых пространствах топот Spot резонирует», — говорил The Verge один из инженеров Boston Dynamics Сэм Сейферт.   

Роботы-пчелы для опыления растений  

Численность пчел год от года сокращается, и это не дает ученым покоя. Причины не только в болезнях, но и пестицидах — например, в прошлом году массовая гибель пчел была зафиксирована в 14 регионах России, сообщали пчеловоды. Все из-за нарушителей, которые либо не предупреждали о обработке полей, либо использовали опасные для пчел препараты. В то время как пчелы опыляют большинство растений, и от них зависит урожайность. 

Искусственную пчелу сделать было нелегко, поскольку настоящие пчелы собирают пыльцу при помощи мохнатого брюшка, а повторить такое технологии не позволяли. Но в 2017 г. японские ученые смогли сделать маленький квадрокоптер размером 5 см. На его корпус приклеили полоску меха, которая собирала пыльцу. Во время экспериментов разработчики смогли опылить лилии, но автономно робот работать не умел, писал Science.  Кроме того, он повреждал цветы. Поэтому японский химик Эйдзиро Мияко предложил другое решение: опылять растения с дронами с помощью специальных растворов, которые приводят к появлению мыльных пузырей. 

В 2018 г. крупнейший американский ритейлер Walmart запатентовал робопчел для опыления ферм. Обещалось, что они смогут выявлять вредителей, опылять поля и обрабатывать их пестицидами точечно. С тех пор о разработке ничего не слышно. 

Робота-пчелу Robobee уже больше десяти лет разрабатывает команда исследователей из лаборатории Microbotics Гарвардского университета. Первый свой свободный полет он совершил только в 2019 г. Самого робота размером с монету ученые хотят использовать для опыления растений, поисково-спасательных операций и слежки, а также наблюдения за погодой и климатом. Будет ли разработка когда-нибудь использоваться в полевых условиях, пока непонятно. Зато Robobee научили плавать, и она дйствительно похожа на насекомое — но больше на стрекозу.  

Ближе всего к тому, чтобы создать робота для опыления, продвинулись финские ученые из университета Тампере. Исследование с описанием устройства опубликовано в журнале Advanced Science в декабре 2022 г. Ученые сделали крошечного робота весом 1,2 мг, который похож на семена одуванчика — разработчики как раз и вдохновлялись этим растением, пух которого может улететь на расстояние больше километра. 

Финский робот умеет летать и может переносить пыльцу на большое расстояние. Энергия поступает от солнечных батарей. Устройство может адаптироваться к силе ветра, меняя свою форму. Ученые утверждают, что робота уже можно применять для опыления некоторых культур. Они также планируют оснастить устройство GPS-датчиком, чтобы точнее координировать полет. 

Робот для поиска яиц 

В каждом курятнике есть «анархистки», которые не хотят откладывать яйца в гнезда. Фермеры обходят курятник, чтобы найти все яйца. Немецкие ученые решили разобраться с этой  проблемой и придумали «собиратора яиц» Ovoraptor. Робот, ищет яйца с помощью инфракрасных датчиков. А на вид он как игрушечный трактор с навесным оборудованием — металлическим сачком для яиц. Управлять им можно через приложение на смартфоне. 

Проект в 2022 г. начал разрабатывать Минсельхоз земли Северный-Рейн Вестфалия вместе с Институтом мехатроники Бохольта Вестфальского университета. Поддержку ученым оказала птицефабрика Kottsieper. 

Российским предприятиям приходится внедрять роботов не только ради участия в гонке технологий. Один из крупнейших в России производителей пищевых яиц — «Птицефабрика Челябинская» решила заодно проблему нехватки кадров,  автоматизировав склад готовой продукции. Здесь теперь робот устанавливает на палету коробки с яйцами. С помощью датчика штрих-кодов (они нанесены на коробки) робот определит, какое яйцо и для какого поставщика нужно загрузить. 

Робот позволяет заменить сразу восемь работников, «взять которых сейчас просто негде», рассказывал замгендиректора по операционной эффективности АО «Птицефабрика Челябинская» Павел Жолобов.

Летающий робот-сборщик    

Роботы-сборщики овощей и фруктов — не редкость, их разрабатывают многие компании, в том числе в России. Но израильский стартап Tevel Aerobotics Technologies в 2022 г. представил автономного летающего робота с искусственным интеллектом (ИИ) для сбора фруктов с деревьев. Стартап разрабатывал модель дрона больше пяти лет и привлек $30 млн. 

Нужно задать ИИ параметры плодов, которые следует собирать: цвет, вес, размер. Визуализированные данные прогоняются через алгоритмы машинного обучения, а оснащенные камерами и датчиками дроны следуют указаниям, рассказывал генеральный директор Tevel Янив Маор. Затем ИИ сам решает, пора ли снимать фрукт, есть ли серьезные дефекты (тогда его надо выбросить), а также по какой идеальной траектории подберется к нему метровая механическая рука. Роботы складывают фрукты в одну специальную корзину, которая движется рядом с ними между рядами деревьев. 

Технологию стартап протестировал на яблоках, персиках, нектаринах, абрикосах и др. Данные о сборе урожая робот передает фермерам — по ним можно в том числе определить, насколько эффективной была обработка пестицидами. Недавно роботами начала пользоваться чилийская Unifrutti Group, и отзывы у нее положительные. Во сколько обходится летающий робот не ясно: компания не называет цену публично.