Robot rolniczy - Agricultural robot
| Rolnictwo |
|---|
 |
 Portal rolniczy
|
Robota rolny jest robotem wdrożony dla rolnictwa celów. Głównym obszarem zastosowania robotów w dzisiejszym rolnictwie jest etap żniw . Nowe zastosowania robotów lub dronów w rolnictwie obejmują zwalczanie chwastów , wysiewanie chmur , sadzenie nasion, zbiory, monitorowanie środowiska i analizę gleby. Według Verified Market Research , rynek robotów rolniczych ma osiągnąć do 2025 roku 11,58 miliarda dolarów.
Ogólny
Roboty do zbioru owoców , ciągniki /opryskiwacze bez kierowcy oraz roboty do strzyżenia owiec mają zastąpić ludzką pracę . W większości przypadków przed rozpoczęciem zadania należy wziąć pod uwagę wiele czynników (np. wielkość i kolor zbieranych owoców). Roboty mogą być wykorzystywane do innych zadań ogrodniczych, takich jak przycinanie , odchwaszczanie , opryskiwanie i monitorowanie. Roboty mogą być również wykorzystywane w zastosowaniach hodowlanych (robotyka hodowlana), takich jak automatyczne dojenie , mycie i kastracja. Roboty takie jak te mają wiele zalet dla przemysłu rolniczego, w tym wyższą jakość świeżych produktów, niższe koszty produkcji i mniejsze zapotrzebowanie na pracę ręczną. Mogą być również używane do automatyzacji zadań ręcznych, takich jak opryskiwanie chwastów lub paproci, gdzie korzystanie z ciągników i innych pojazdów załogowych jest zbyt niebezpieczne dla operatorów.
Projekty
Konstrukcja mechaniczna składa się z efektora końcowego, manipulatora i chwytaka. Podczas projektowania manipulatora należy wziąć pod uwagę kilka czynników , w tym zadanie, efektywność ekonomiczną i wymagane ruchy. Końcówka wykonawcza wpływa na wartość rynkową owocem i chwytaka konstrukcja opiera się na uprawie , która jest zebrana.
Efektory końcowe
Efektor końcowy w robocie rolniczych to urządzenie na końcu tego ramienia robota , używane w różnych operacjach rolnych. Opracowano kilka różnych rodzajów efektorów końcowych. W operacji rolniczej obejmującej winogrona w Japonii , efektory końcowe są używane do zbioru, przerzedzania jagód, opryskiwania i workowania. Każdy został zaprojektowany zgodnie z charakterem zadania oraz kształtem i wielkością docelowego owocu. Na przykład efektory końcowe używane do zbioru zostały zaprojektowane do chwytania, cięcia i popychania kiści winogron.
Przerzedzanie owoców to kolejna operacja wykonywana na winogronach, stosowana w celu zwiększenia wartości rynkowej winogron, zwiększenia wielkości winogron i ułatwienia procesu zbierania. W przypadku przerzedzania jagód efektor końcowy składa się z części górnej, środkowej i dolnej. W górnej części znajdują się dwie płytki i gumka, którą można otwierać i zamykać. Dwie płytki ściskają winogrona, aby odciąć pędy i wydobyć kiść winogron. W środkowej części znajduje się płytka z igłami, sprężyna naciskowa i druga płytka z otworami rozłożonymi na jej powierzchni. Kiedy dwie płyty się ściskają, igły przebijają winogrona. Następnie w dolnej części znajduje się urządzenie tnące, które może ciąć kiść w celu ujednolicenia jej długości.
W przypadku natryskiwania efektor końcowy składa się z dyszy natryskowej przymocowanej do manipulatora. W praktyce producenci chcą zapewnić równomierne rozprowadzenie płynu chemicznego w całej wiązce. W ten sposób konstrukcja pozwala na równomierne rozprowadzanie środka chemicznego, dzięki czemu dysza porusza się ze stałą prędkością, zachowując odległość od celu.
Ostatnim etapem produkcji winogron jest proces pakowania. Efektor końca workowania jest zaprojektowany z podajnikiem worków i dwoma mechanicznymi palcami. W procesie workowania podajnik worków składa się ze szczelin, które w sposób ciągły dostarczają worki do palców w górę iw dół. Podczas podawania torebki do palców dwie sprężyny płytkowe, które znajdują się na górnym końcu torebki, utrzymują torebkę otwartą. Worki są produkowane do przechowywania winogron w kiściach. Po zakończeniu procesu pakowania palce otwierają się i zwalniają torebkę. Powoduje to zamknięcie sprężyn płytkowych, co uszczelnia worek i zapobiega jego ponownemu otwarciu.
Chwytak
Chwytak jest urządzenie chwytające, które jest wykorzystywane do zbioru na docelową uprawę. Konstrukcja chwytaka opiera się na prostocie, niskich kosztach i efektywności. Tak więc konstrukcja zwykle składa się z dwóch mechanicznych palców, które są w stanie poruszać się synchronicznie podczas wykonywania swojego zadania. Specyfika projektu zależy od wykonywanego zadania. Na przykład w procedurze, która wymagała ścinania roślin do zbioru, chwytak był wyposażony w ostre ostrze.
Manipulator
Manipulator pozwala chwytaka oraz końcówki do poruszania się po swoim otoczeniu. Manipulator składa się z czteroprętowych równoległych łączników, które utrzymują pozycję i wysokość chwytaka. Manipulator może również wykorzystywać jeden, dwa lub trzy siłowniki pneumatyczne . Siłowniki pneumatyczne to silniki, które wytwarzają ruch liniowy i obrotowy poprzez zamianę sprężonego powietrza na energię . Siłownik pneumatyczny jest najskuteczniejszym siłownikiem robotów rolniczych ze względu na wysoki stosunek mocy do masy. Najbardziej opłacalną konstrukcją manipulatora jest konfiguracja z jednym siłownikiem, ale jest to najmniej elastyczna opcja.
Rozwój
Pierwszy rozwój robotyki w rolnictwie można datować już na lata 20. XX wieku, a badania nad włączeniem automatycznego kierowania pojazdami do rolnictwa zaczynają nabierać kształtu. Badania te doprowadziły do rozwoju autonomicznych pojazdów rolniczych w latach 50. i 60. XX wieku. Koncepcja nie była jednak idealna, ponieważ pojazdy nadal potrzebowały systemu kablowego, który poprowadziłby ich ścieżkę. Roboty w rolnictwie nadal się rozwijały, podobnie jak technologie w innych sektorach. Dopiero w latach 80., wraz z rozwojem komputera, stało się możliwe prowadzenie wizji maszynowej .
Inne osiągnięcia na przestrzeni lat obejmowały zbieranie pomarańczy za pomocą robota zarówno we Francji, jak iw Stanach Zjednoczonych.
Podczas gdy roboty są od dziesięcioleci stosowane w pomieszczeniach przemysłowych, roboty zewnętrzne do użytku w rolnictwie są uważane za bardziej złożone i trudniejsze do opracowania. Wynika to z obaw o bezpieczeństwo, ale także o złożoność zbioru upraw, który podlega różnym czynnikom środowiskowym i nieprzewidywalności.
Popyt na rynku
Istnieją obawy co do ilości siły roboczej, jakiej potrzebuje sektor rolny. Przy starzejącej się populacji Japonia nie jest w stanie sprostać wymaganiom rynku pracy w rolnictwie. Podobnie Stany Zjednoczone są obecnie zależne od dużej liczby pracowników-imigrantów, ale między spadkiem liczby sezonowych robotników rolnych a zwiększonymi wysiłkami rządu na rzecz powstrzymania imigracji, one również nie są w stanie zaspokoić popytu. Firmy często są zmuszane do gnicia upraw z powodu niemożności zebrania ich wszystkich do końca sezonu. Ponadto istnieją obawy dotyczące rosnącej populacji, którą trzeba będzie wyżywić w ciągu najbliższych lat. Z tego powodu istnieje duże pragnienie ulepszania maszyn rolniczych, aby uczynić je bardziej opłacalnymi i opłacalnymi do dalszego użytkowania.
Aktualne zastosowania i trendy
Wiele z obecnych badań kontynuuje prace nad autonomicznymi pojazdami rolniczymi. Badania te opierają się na postępach dokonanych w systemach wspomagania kierowcy i samochodach autonomicznych .
Chociaż roboty zostały już włączone do wielu obszarów pracy w rolnictwie, wciąż brakuje ich w zbiorach różnych upraw. Zaczęło się to zmieniać, ponieważ firmy zaczęły opracowywać roboty, które wykonują bardziej specyficzne zadania w gospodarstwie. Największe obawy związane z robotami zbierającymi plony wynikają z zbierania miękkich upraw, takich jak truskawki, które można łatwo uszkodzić lub całkowicie pominąć. Pomimo tych obaw, w tej dziedzinie dokonuje się postęp. Według Gary'ego Wishnatzkiego, współzałożyciela Harvest Croo Robotics, jeden z ich zbieraczy truskawek, który jest obecnie testowany na Florydzie, może „zerwać pole o powierzchni 25 akrów w zaledwie trzy dni i zastąpić załogę około 30 robotników rolnych”. Podobny postęp dokonuje się w zbiorze jabłek, winogron i innych upraw. W przypadku robotów do zbioru jabłek obecne zmiany są zbyt powolne, aby były opłacalne z komercyjnego punktu widzenia. Nowoczesne roboty są w stanie zbierać jabłka w tempie jednego na pięć do dziesięciu sekund, podczas gdy przeciętny człowiek zbiera jedno jabłka na sekundę.
Kolejnym celem stawianym przez firmy rolnicze jest zbieranie danych. Rosną obawy dotyczące rosnącej populacji i zmniejszającej się siły roboczej dostępnej do ich wyżywienia. Zbieranie danych jest opracowywane jako sposób na zwiększenie produktywności w gospodarstwach. AgriData opracowuje obecnie nową technologię, która właśnie w tym celu pomoże rolnikom lepiej określić najlepszy czas na zbiory, skanując drzewa owocowe.
Aplikacje
Roboty mają wiele zastosowań w rolnictwie. Niektóre przykłady i prototypy robotów obejmują Merlin Robot Milker, Rosphere, Harvest Automation , Orange Harvester, bot do sałaty i chwastownik. Jednym z przypadków zastosowania robotów na dużą skalę w rolnictwie jest robot mleczny. Jest szeroko rozpowszechniony wśród brytyjskich gospodarstw mlecznych ze względu na jego wydajność i brak konieczności przemieszczania się. Według Davida Gardnera (dyrektora naczelnego Królewskiego Towarzystwa Rolniczego Anglii), robot może wykonać skomplikowane zadanie, jeśli jego powtarzanie się powtarza, a robotowi wolno siedzieć w jednym miejscu. Ponadto roboty wykonujące powtarzalne zadania (np. dojenie) spełniają swoją rolę w spójny i konkretny standard.
Innym obszarem zastosowania jest ogrodnictwo . Jednym z zastosowań ogrodniczych jest opracowanie RV100 przez Harvest Automation Inc. RV 100 jest przeznaczony do transportu roślin doniczkowych w szklarni lub na zewnątrz. Funkcje RV100 w obsłudze i organizowaniu roślin doniczkowych obejmują możliwości rozmieszczania, zbierania i konsolidacji. Korzyści płynące z zastosowania RV100 do tego zadania obejmują wysoką dokładność umieszczania, autonomiczną funkcję na zewnątrz i wewnątrz oraz zmniejszone koszty produkcji .
Przykłady
- Thorvald - autonomiczny modułowy wielofunkcyjny robot rolniczy opracowany przez firmę Saga Robotics.
- Vinobot i Vinoculer
- AgBot . LSU
- Harvest Automation to firma założona przez byłych pracowników iRobot w celu opracowywania robotów do szklarni
- Root AI stworzył robota do zbioru pomidorów do użytku w szklarniach
- Robot do zbioru truskawek od Robotic Harvesting i Agrobot
- Firma Small Robot Company opracowała szereg małych robotów rolniczych, z których każdy koncentruje się na określonym zadaniu (odchwaszczanie, opryskiwanie, wiercenie otworów, ...) i jest sterowany przez system sztucznej inteligencji
- Agrokultura
- ecoRobotix wyprodukował zasilanego energią słoneczną robota do odchwaszczania i opryskiwania
- Blue River Technology opracowała narzędzie rolnicze do ciągnika, które opryskuje tylko rośliny wymagające oprysku, zmniejszając zużycie herbicydów o 90%
- Kosiarka skośna Casmobot nowej generacji
- Fieldrobot Event to konkurs z zakresu mobilnej robotyki rolniczej
- HortiBot - robot do pielęgnacji roślin,
- Lettuce Bot - Organiczne eliminowanie chwastów i przerzedzanie sałaty
- Robot do sadzenia ryżu opracowany przez Japońskie Krajowe Centrum Badań Rolniczych
- ROS Agriculture - Oprogramowanie typu open source dla robotów rolniczych korzystających z systemu operacyjnego Robot
- Autonomiczny robot do opryskiwania chwastów IBEX do pracy w ekstremalnym terenie, w trakcie opracowywania
- FarmBot , rolnictwo CNC typu open source
- VAE, opracowywany przez argentyński startup ag-tech, ma stać się uniwersalną platformą do wielu zastosowań rolniczych, od precyzyjnego opryskiwania po obsługę zwierząt gospodarskich.
- ACFR RIPPA: do oprysku punktowego
- ACFR SwagBot; do monitoringu zwierząt gospodarskich
- ACFR Digital Farmhand: do oprysków, odchwaszczania i siewu
Zobacz też
Bibliografia
Zewnętrzne linki
Multimedia związane z robotami rolniczymi w Wikimedia Commons