Робот для прополки сорняков — обзор проекта
В ETH Zurich был разработан робот, который механически уничтожает сорняки между селькохозяственными культурами.
Все больше инновационных подходов, таких как роботизированная система прополки Rowesys, разработанная в ETH Zurich, доказывают, что отказ от использования гербицидов в сельском хозяйстве возможен.
Сельскохозяйственные роботы в действии для лучшего будущего
Фокус-проект показывает, что отказ от средств борьбы с сорняками не должен приводить к потере урожая. Прототип Rowesys особенно подходит для использования на полях сахарной свеклы, где требуется особенно интенсивная борьба с сорняками. В то время как другие решения сосредоточены только на сокращении использования пестицидов, например, за счет более точных методов опрыскивания, робот ETH делает использование гербицидов не нужным : он удаляет сорняки из земли между рядами растений, поворачивает в конце поля и направляется в следующий ряд.
Робот не застрянет даже в грязи или среди камней. Паскаль Либерхерр, инициатор проекта и магистрант в области робототехники, систем и управления в ETH Zurich, узнал о проблемах от использования гербицидов во время своей практики в области сельского хозяйства. Сегодня его в первую очередь интересует один центральный вопрос: как мы можем накормить человечество, не обременяя природу нашей планеты?
Эффективная обработка полей
Команда, состоящая из студентов-механиков и инженеров из ETH Zurich и студентов промышленного дизайна из FHNW Basel, разработала надежную концепцию. Транспортное средство приводится в движение четырьмя двигателями рапсоложенными в ступиах колес, что позволяет легко перемещаться между рядами сельскохозяйственных культур.
Механическая пружинно-демпферная система гарантирует, что индивидуально управляемые колеса всегда соприкасаются с землей и надежно работают с лемехами. С одной стороны, это важно, так как неправильная операция может привести к повреждению посевов и снижению урожайности. С другой стороны, сбалансированное распределение веса снижает давление на почвц.
В Помимо надежности процесса, Паскаль Либерхерр и его команда также придали большое значение удобству использования. Rowesys не требует GPS-навигации и может быть легко запущен с помощью дистанционного управления. Более поздняя версия робота должна самостоятельно добираться с фермы на поле и обратно. Две мощные аккумуляторные батареи обеспечивают восемь часов работы.
Ветер, болезни и вредители
Два визуальных датчика обеспечивают навигацию в поле. В то время как передняя камера фиксирует ряды растений, камера, направленная на землю, различает сорняки и полезные растения. Специально запрограммированное программное обеспечение анализирует лицевое изображение на наличие компонентов зеленого цвета и распознает направление ряда растений. Планируется внедрение адаптивного программного обеспечения для анализа изображения почвы. Это должно позволить расширить использование робота для других культур, таких как кукуруза.
При разработке программного обеспечения возникли некоторые проблемы. К ним относятся, например, сильные порывы ветра, которые изменяют расположение стеблей растений в разные моменты времени. Система должна немедленно интерпретировать быстро меняющиеся изображения и соответствующим образом отреагировать. Выявление больных растений или растений, поеденных вредителями, также еще не полностью разработано.
Когда летом 2020 года был представлен основной проект, который вызыво значительный интерес, Паскаль Либерхерр был уверен: разработка интеллектуального сельскохозяйственного помощника будет продолжаться. В июне 2021 г. должен состояться «Конкурс сельскохозяйственных и пищевых продуктов для оценки роботов» (ACRE), инициатива, финансируемая рамочной программой ЕС по исследованиям и инновациям «Горизонт». Мобильные роботы для земледелия соревнуются друг с другом - прекрасная возможность для Rowesys продемонстрировать свои сильные стороны на международном уровне.
Мощный двигатель постоянного тока RE 50 в сельскохозяйственном роботе
Каждая ось колеса Rowesys может поворачиваться на 180 градусов в обе стороны и управляется приводом. Он состоит из двигателя постоянного тока RE 50 от Maxon , который оснащен планетарной передачей GP 62 и соединен с энкодером. Двигатель RE 50 отличается высоким КПД, энергоэффективностью и очень высокой мощностью.
Конкурс ACRE
В ACRE (Agri-Food Competition for Robot Evaluation) автономные роботы должны проявить себя в сельскохозяйственных задачах (таких как удаление сорняков, сбор урожая). Требуются автономные навыки, например, отличать посевы от сорняков, не повреждая растения. Эти навыки имеют решающее значение для перехода к сельскому хозяйству 4.0, где сельское хозяйство поддерживается искусственным интеллектом и робототехникой.
Автономные роботы выполняют утомительные задачи и предлагают новые и «зеленые» способы ведения сельскохозяйственной деятельности за счет значительного сокращения и оптимизации использования таких ресурсов, как вода, удобрения и пестициды. Автономные роботы, которые работают круглосуточно без присмотра и с высокой точностью, могут сделать сельское хозяйство более эффективным и устойчивым.
ACRE - это соревнование по эталонному тестированию, которое тестирует роботов в реальной сельскохозяйственной деятельности и оценивает производительность роботов по строгим научным и метрологическим критериям для получения объективных и повторяемых результатов. был разработан робот, который механически уничтожает сорняки между селькохозяйственными культурами.