Этот проект направлен на разработку нехимического средства борьбы с сорняками на основе новаторских технологий. Для этого команда Центра автоматизации и робототехники, совместного центра Испанского национального исследовательского совета (CSIC) и Мадридского политехнического университета (CAR-CSIC-UPM), разрабатывает автономного робота. Как предполагается, такой робот будет оснащен искусственным интеллектом и системой визуального распознавания растений. Благодаря этому, он сможет отличать сорняки от сельскохозяйственных культур.
Пабло Гонсалес де Сантос, координатор проекта, пояснил, что автономный робот - это не что иное, как мобильная платформа для перемещения системы уничтожения сорняков среди посевов. Устройство состоит из высокоэффективного источника лазерного излучения, который, по сути, является аналогичным источникам, используемым в медицине. Генерируемый лазерный луч фокусируется на меристемах растения достаточно долго для того, чтобы сжечь их.
По замыслу разработчиков, робота можно будет приспособить для работы с любыми культурами. Первоначально же, создатели WeLASER намерены использовать его для обработки урожаев сахарной свеклы, пшеницы и кукурузы.
Механизм противодействия распространению сорняков
Алгоритм действия работа начинается с изучения ситуации на поле. Специально разработанный прецизионный сканер сформирует карту с информацией о состояния поля. После этого, лазерный луч робота будет концентрироваться только на сорняках. Робот вычислит положение меристем сорного растения в пространстве и уточнит координаты с помощью интеллектуальной системы видения. А затем лазер начнет оказывать губительное воздействие на жизненно важные функции сорных растений. Меристемы - это особо чувствительные части растений, которые обеспечивают их рост. Фокусировка воздействия лазера на этих точках предотвратит рост и развитие сорняков на поле.
Робот как трактор
Робот, который используется в проекте WeLASER, изначально был разработан французской компанией Agreenculture. Он имел название CEOL и предназначался для автономной работы. Его достоинством являлась гибридная силовая установка, которая позволяла снижать расход дизельного топлива в 3-5 раз по сравнению с обычными тракторами. Оборудованный гусеницами, CEOL работал весьма эффективно, почти не повреждая почву на поверхности полей, экономя топливо и не оставлял после себя какой-либо заметной колеи.
Специальный подъемник позволяет использовать различные навесные устройства - перевозить или буксировать оборудование различных размеров и выполнять большую часть работ, предполагающих применение традиционных тракторов.
Как и все современные трактора, робот CEOL оснащен набором устройств для повышения точности географического позиционирования, корректируемого с помощью спутниковой навигационной системы GNSS. Все это, по словам Agreenculture, обеспечили для CEOL возможность выполнять работы в более короткие промежутки времени и в более сложных почвенных условиях. И самое важное – в период, когда сорняки обычно находятся на ранних стадиях своего развития.
Специалисты, принимавшие участие в практических испытаний робота CEOL, проведенных в 2018 году компанией Agreenculture совместно с производителем оборудования Kuhn, заявляли о его потенциальной способности распознавать не менее 90% сорняков и их меристем. Отклонения в точности обработки меристем не будут, как ожидается, превышать 1,5 мм. Лазерное оборудование будет облучать 90% обнаруженных меристем, что, в свою очередь, повлечет гибель примерно 90% сорных растений, подвергшихся облучению. По предварительным оценкам, это означает, что эффективность всей системы составит около 65,61%.
Отказ от дизеля
Первоначально прототип робота будет оснащен дизельным двигателем. После того, как все аппаратное и программное обеспечение будет протестировано и выведено на оптимальные параметры, планируется перевести платформу на более перспективную электрическую трансмиссию. С электродвигателем система должна быть полностью устойчивой и готовой к коммерциализации. Таким образом, стартовав в 2020 году, проект должен завершиться к концу 2023 года.
WeLASER - это европейский инновационный проект, финансируемый в рамках программы Horizon 2020. Его координирует Испанский совет по научным исследованиям (CSIC). В нем участвуют Futonics LASER (Германия), Laser Centrum Hannover (Германия), Департамент растений и наук об окружающей среде Копенгагенского университета (Дания), AGREENCULTURE SaS (AGC) (Франция), Координатор фермерских и животноводческих организаций (COAG) (Испания), Департамент сельскохозяйственных наук Болонского университета (Италия), Институт экологии промышленных зон (Польша), Департамент экономики сельского хозяйства Гентского университета (Бельгия) и Van den Borne Projecten BV (VDBP) (Нидерланды).
За проектом робота с лазерной установкой с интересом наблюдают многие европейские фермеры. Учитывая масштабы современного сельского хозяйства, единственным приемлемым методом борьбы с сорняками и вредителями до сих пор остается обработка полей пестицидами. Однако, применение пестицидов все жестче регулируется нормами применения во многих странах Евросоюзе. Усиливается и давление на пестициды со стороны сторонников «зеленой экономики». Их аргументом является то, что агрохимикаты способны оказывать смертельное воздействие не только на сорняки, но также и на растения сельскохозяйственных культур, а вместе с ними и на наши столы. Поэтому самым естественным и экологически чистым способом является традиционная прополка. Поэтому исследования, в которых химически безопасную прополку передают роботам, сейчас в центре внимания и экологов.
Кроме WeLASER, есть и другие подобные проекты. Например, разработка, предложенная молодой британской компанией Small Robot Company - сельскохозяйственный робот Dick. Передвигаясь по полю, он убивает сорняки маленькими молниями, выжигая их от корня до верхушки, тем самым, не позволяя прорастать вновь. Робот Dick испытан уже на 20 фермах Великобритании. А в этом году компания Small Robot надеется начать его коммерческую эксплуатацию.
Другая компания, Deepfield Robotics, предлагает свой вариант решения проблемы сорняков — робота под названием BoniRob. Этот достаточно крупный сельскохозяйственный робот может в автоматическом режиме обнаруживать сорняки и уничтожать их, загоняя обратно под землю ударами железного «кулака» и тратя на один сорняк около 0,1 секунды. Занимательно и предложение американской Franklin Robotics, которая рекомендует к применению робота Tertill. Этот робот, просто срезает сорняки с помощью триммера с леской, установленного на его дне, ориентируясь при этом на высоту сорняков относительно всходов сельскохозяйственных культур. Правда, в этом случае больший интерес представляет скорее логика интеллектуального блока робота, принимающего решение об уничтожении именно сорняка.
В России разработок роботов или роботизированных комплексов, удаляющих сорняки в поле, пока не создано. Усилия многих разработчиков сельхозмашин сосредоточены на создании дронов и систем точного земледелия.
Владимир Францкевич
При подготовке статьи использована информация Future farming
