Почему трудно роботизировать сбор плодов технология 8 класс кратко
Обновлено: 05.07.2024
Почему, почему.
"Незнайку на Луне" не читают.
Там, у Лунян, всё сельское хозяйство полностью автоматизировано.
Не роботизировано, да, но и роботы там не нужны.
Классики литературы - наше всё!
Мы постоянно добавляем новый функционал в основной интерфейс проекта. К сожалению, старые браузеры не в состоянии качественно работать с современными программными продуктами. Для корректной работы используйте последние версии браузеров Chrome, Mozilla Firefox, Opera, Microsoft Edge или установите браузер Atom.
Если подумать о глобальном росте населения и необходимости его кормить, то наверняка фермеры должны стать более эффективными в уборке и производстве всех сельскохозяйственных культур. В будущем роботы будут использоваться для выполнения большинства задач — от посева и подкормки.
Сезонные работники на фермах - пережиток прошлого, теперь роботы будут выполнять их функции - собирать урожай, бороться с насекомыми и сорняками.
На ферме также используются дроны для заблаговременной идентификации грибковых заболеваний, что позволяет осуществлять более раннее и успешное лечение. Оснащенный камерой дрон с функцией GPS будет получать изображения сельскохозяйственных культур с высоким разрешением, предоставляя фермерам вид с высоты птичьего полета, что позволяет рассмотреть, где культуры здоровые, а где нуждаются в уходе.
Иногда во время сбора урожая не хватает работников. Роботы могут предложить нам своевременную поставку труда в нужное время, особенно для хозяйств, расположенных вдали от населенных пунктов.
Существует проблемы с сезонными работниками, которых нанимают для уборки урожая (например, клубники), поскольку такая работа очень изнурительна. Во время сбора урожая время имеет решающее значение, так как некоторые культуры необходимо убирать быстро. Таким образом, требуется много рабочих в течение достаточно короткого периода времени, что создает реальную проблему для поддержания занятости на постоянной основе.
Коммерческие фермеры уже давно пытаются разработать роботов для сельскохозяйственного труда. В последнее время исследователи учат роботов видеть. В случае успеха роботы смогут работать в поле.
Современные фермы уже используют тракторы с автоматическим рулевым управлением, а молочные фермы устанавливают машины, которые могут доить коров. Однако определение отдельных фруктов или овощей является гораздо более сложной задачей.
Роботизированные доильные машины берут на себя определенный объем труда фермеров (например, кормление и доение коров без участия человека), сохраняя время и трудовые ресурсы. Коровы сами определяют, когда их можно доить, а каждая из них получает индивидуальное обслуживание благодаря хомуту с передатчиками, которые показывают количество молока. Передатчик может отслеживать количество потребляемой коровой травы и даже то, сколько шагов она сделала.
Нет двух одинаковых продуктов - каждый имеет уникальную форму, размер и цвет. Освещение, меняющиеся в течение дня и ночи, способствует тому, что каждый фрукт или овощ выглядят в разных условиях по-разному. Многие зеленые овощи выглядят так же, как листовые кусты или лозы, на которых они растут.
Примером этой проблемы является уборка зеленой фасоли, поскольку ее необходимо собирать молодой, до того, так семена внутри стручка сформируют бугорки. Чем чаще вы ее собираете, тем больше она будет плодоносить, поэтому фасоль необходимо срывать каждые 2-3 дня. Если вы оставите ее созревать, лоза перестанет плодоносить и усохнет.
Для того чтобы понять организацию в рамках виртуального беспорядка сельскохозяйственной среды, исследователи работают над интеллектуальными системами зондирования. Мультиспектральные камеры, которые анализируют длину волн света, отражающегося от объектов, могут быть использованы для нахождения закономерности, которая позволит роботу понять, что он видит, к примеру, перец, независимо от того, как овощ растет.
Робот затем сможет учиться на своих ошибках и совершенствоваться во время работы. Алгоритм будет видеть простые формы, и, если овощ частично покрыт листьями, не станет использовать алгоритм полной формы.
После того как робот идентифицирует урожай, он должен будет собрать его. Таким образом, появляется необходимость в схватывающем инструменте, который сможет захватывать продукцию в нужном месте и срывать ее с применением правильной силы и твердости. Исследователи изучают движение руки человека и с помощью другого набора алгоритмов пытаются повторить его.
Робот для ухода за салатом способен прополоть грядки от сорняков вокруг основания растения. Он может также разредить грядки, в то время как для выполнения такой процедуры вручную понадобиться около 20 рабочих.
Робот для ухода за виноградом катится через виноградники, обрезая лозу, в то время как другие роботы, которые сейчас находятся на стадии разработки, будут удаленно проверять культуры на показатели роста, влаги и признаков заболеваний.
Во Франции появился новый работник виноградника с четырьмя колесами, двумя руками и шестью камерами, который обрезает 600 виноградных лоз в день и никогда не уходит на больничный. Wall-Ye V.I.N., который является детищем бургундского изобретателя Кристофа Миллота, является одним из роботов, разработанных для выполнения работ на виноградниках.
Он выполняет такие задачи, как обрезка и пасынкование (удаление непродуктивных молодых побегов), а также накапливает важные данные о состоянии и витальности почвы, плодов и лозы.
Vision Robotics, компания из Сан-Диего, работает над парой роботов, которые будут перемещаться по фруктовым садам и собирать апельсины, яблоки или другие фрукты с деревьев. Через несколько лет эти машины смогут выполнять трудоемкую рутинную работу сбора плодов, для выполнения которой в настоящее время нанимаются тысячи трудовых мигрантов каждый сезон.
Два робота станут работать как одна команда. Первый будет сканировать дерево и создавать 3D-карту местоположения и размера каждого апельсина, вычисляя наилучший порядок, в котором можно сорвать фрукт. Второй — это нечто вроде металлического осьминога, способного мягко касаться плодов. Первый робот сможет сканировать и отправлять информацию второму, комбайну, который будет срывать фрукты, а запланированная последовательность движений не даст восьми длинным рукам наткнуться друг на друга.
Для того чтобы кормить миллиарды людей во всем мире, фермеры должны использовать роботов. Рост численности населения только в Америке просто ошеломляет, поскольку оно выросло на 22,5% в период между 1990-м (250 млн. человек) и 2010 годом (310 млн.), а Бюро переписи населения ожидает, что к 2050-му цифры увеличатся до более чем 420 миллионов.
Понравилась статья? Напишите свое мнение в комментариях.
Подпишитесь на наш ФБ:
Наработанный уровень развития материальной и технической базы аграрной промышленности позволяет перейти от увеличения энергетических мощностей и укомплектования техникой к модернизированию и совершенствованию структуры материально-технической базы, повышению ее технического уровня, созданию комплекса роботизированных машин не только для отдельных технологий, но и для определенных видов хозяйств.
Причины, которыми обусловлена необходимость роботизированной техники сельскохозяйственного производства, возникают из возможностей применения робототехники в других областях народного хозяйства и заключаются в необходимости подъема качественного уровня сельского хозяйства, поставки более дешевой и удобной в использовании для человека техники, обновления типов машин и оборудования, поскольку курс на повышение мощности и на гигантизм уступает место более разумной потребности в средствах автоматизации и роботизации.
Применение автоматизированных машин позволяет исключить потери рабочего времени, связанные с невыходом работника на работу, болезнями, опозданиями и другими человеческими факторами. В результате внедрения роботов высвобождается годовой фонд рабочего времени, что ведет к дополнительному производству продукции.
Использование автоматизированной техники считается прибыльным при соблюдении условия высвобождения двух работающих и его полной окупаемости за период до трех лет. Экономический потенциал от внедрения роботизированной машины для выполнения только одной технологической задачи значительно ниже, чем результат от проведения комплексной программы по автоматизации всего технологичного процесса. Наибольших трудозатрат требует установка одной роботизированной машины.
Повышение производительности и результативности труда в агропромышленном производстве с помощью робототехники может быть достигнуто только на принципе полной автоматизации алгоритмичныхопераций в интеллектуальной и производственной деятельности человека при комплексной автоматизации гибких производственных подсистем.
Действующие модели роботизированной техники не могут быть эффективно применены для выполнения рабочих процессов, связанных с необходимостью манипулировать потоком объектов, погрузкой, выгрузкой и транспортировкой продукции сельхоз назначения. Важно позаботиться о разработке специально оборудованных устройств для захвата, инструкции по управлению, исполнительные устройства в пылезащитном и влагозащитном использовании. Оборудование отдельных узлов исполнительных устройств сeльскoхoзяйствeнных автоматических манипуляторов узлами робот дает возможность применения микропроцессорных систем, разработанных в аграрной промышленности.
Однако специфика технологических процессов в аграрной промышленности, учитывающая взаимодействие с растительными и животными объектами, приводит к необходимости изменения структуры существующих микропроцессорных систем управления, разработки и использования специальных сенсорных устройств.
Наиболее важное требование к роботизированной технике используемой в аграрной промышленности — это их надежность. Применение робота эффективно только в том случае, если коэффициент его технического использования не ниже 0,95. Одна из основных причин повышенного внимания к надежности роботизированной техники в сельском хозяйстве связана с трудностью организации технического обслуживания и ремонта, отсутствием технических средств и специалистов способных разобраться и грамотно починить или настроить такую технику.
Функциональность и способность роботизированной техники выполнять определенные команды обусловлена состоянием его кинематических и динамических характеристик, показателей точности, производительности и прочие. При изменении заданных параметров, превышающих допустимые пределы, происходит переход системы в неработоспособное состояние.
Контроль и диагностика состояния робототехники на протяжении всего их производственного цикла — современное направление развития робототехники.
Отставание отечественной робототехники от мирового уровня прослеживается по многим показателям. Сюда можно отнести основные показатели надежности и качества роботизированной техники, материалоемкость оборудования и техники, количество потребляемой энергии, производительные мощности техники, скорость и точность работы. Весьма незначительны показатели в отношение веса переносимых деталей к массе робота. Используемое в работе оборудование отличается громоздкостью, неудобствами в эксплуатации, большими дополнительными затратами для потребителей такой техники.
Для того чтобы использование роботизированной техники было продуктивным и приносило нужные результаты необходимо произвести объективную и строгую оценку экономической обоснованности при создании и применении различных средств робототехники в данных технологических процессах.
К сожалению в данный момент объективные методы оценки экономической обоснованности отсутствуют. Следовательно, отсутствие этих методов не позволит предприятиям выступить в качестве инициаторов при создании и использовании высококачественных средств робототехники.
Существенные недостатки ощущаются в организации процессов и проведении научных разработок. В институтах и высшей школе отсутствует необходимая экспериментальная база, которая позволит обучающимся доводить фундаментальные исследования до промышленных образцов. Выход из сложившейся ситуации может быть только при переходе научных разработок на коммерческую основу при условии государственного финансирования фундаментальных разработок.
Оценивая перспективу использования роботизированной техники в сельском хозяйстве, не следует ждать экономически оправданного применения их в ближайшей перспективе на несколько лет. Научные испытания проводимые в этой области должны продолжаться, так как нет альтернативной замены в применении роботизированных машин для высвобождения человеческих рук от монотонного, физически тяжелого труда.
Наработанный уровень развития материальной и технической базы аграрной промышленности позволяет перейти от увеличения энергетических мощностей и укомплектования техникой к модернизированию и совершенствованию структуры материально-технической базы, повышению ее технического уровня, созданию комплекса роботизированных машин не только для отдельных технологий, но и для определенных видов хозяйств.
Причины, которыми обусловлена необходимость роботизированной техники сельскохозяйственного производства, возникают из возможностей применения робототехники в других областях народного хозяйства и заключаются в необходимости подъема качественного уровня сельского хозяйства, поставки более дешевой и удобной в использовании для человека техники, обновления типов машин и оборудования, поскольку курс на повышение мощности и на гигантизм уступает место более разумной потребности в средствах автоматизации и роботизации.
Применение автоматизированных машин позволяет исключить потери рабочего времени, связанные с невыходом работника на работу, болезнями, опозданиями и другими человеческими факторами. В результате внедрения роботов высвобождается годовой фонд рабочего времени, что ведет к дополнительному производству продукции.
Использование автоматизированной техники считается прибыльным при соблюдении условия высвобождения двух работающих и его полной окупаемости за период до трех лет. Экономический потенциал от внедрения роботизированной машины для выполнения только одной технологической задачи значительно ниже, чем результат от проведения комплексной программы по автоматизации всего технологичного процесса. Наибольших трудозатрат требует установка одной роботизированной машины.
Повышение производительности и результативности труда в агропромышленном производстве с помощью робототехники может быть достигнуто только на принципе полной автоматизации алгоритмичныхопераций в интеллектуальной и производственной деятельности человека при комплексной автоматизации гибких производственных подсистем.
Действующие модели роботизированной техники не могут быть эффективно применены для выполнения рабочих процессов, связанных с необходимостью манипулировать потоком объектов, погрузкой, выгрузкой и транспортировкой продукции сельхоз назначения. Важно позаботиться о разработке специально оборудованных устройств для захвата, инструкции по управлению, исполнительные устройства в пылезащитном и влагозащитном использовании. Оборудование отдельных узлов исполнительных устройств сeльскoхoзяйствeнных автоматических манипуляторов узлами робот дает возможность применения микропроцессорных систем, разработанных в аграрной промышленности.
Однако специфика технологических процессов в аграрной промышленности, учитывающая взаимодействие с растительными и животными объектами, приводит к необходимости изменения структуры существующих микропроцессорных систем управления, разработки и использования специальных сенсорных устройств.
Наиболее важное требование к роботизированной технике используемой в аграрной промышленности — это их надежность. Применение робота эффективно только в том случае, если коэффициент его технического использования не ниже 0,95. Одна из основных причин повышенного внимания к надежности роботизированной техники в сельском хозяйстве связана с трудностью организации технического обслуживания и ремонта, отсутствием технических средств и специалистов способных разобраться и грамотно починить или настроить такую технику.
Функциональность и способность роботизированной техники выполнять определенные команды обусловлена состоянием его кинематических и динамических характеристик, показателей точности, производительности и прочие. При изменении заданных параметров, превышающих допустимые пределы, происходит переход системы в неработоспособное состояние.
Контроль и диагностика состояния робототехники на протяжении всего их производственного цикла — современное направление развития робототехники.
Отставание отечественной робототехники от мирового уровня прослеживается по многим показателям. Сюда можно отнести основные показатели надежности и качества роботизированной техники, материалоемкость оборудования и техники, количество потребляемой энергии, производительные мощности техники, скорость и точность работы. Весьма незначительны показатели в отношение веса переносимых деталей к массе робота. Используемое в работе оборудование отличается громоздкостью, неудобствами в эксплуатации, большими дополнительными затратами для потребителей такой техники.
Для того чтобы использование роботизированной техники было продуктивным и приносило нужные результаты необходимо произвести объективную и строгую оценку экономической обоснованности при создании и применении различных средств робототехники в данных технологических процессах.
К сожалению в данный момент объективные методы оценки экономической обоснованности отсутствуют. Следовательно, отсутствие этих методов не позволит предприятиям выступить в качестве инициаторов при создании и использовании высококачественных средств робототехники.
Существенные недостатки ощущаются в организации процессов и проведении научных разработок. В институтах и высшей школе отсутствует необходимая экспериментальная база, которая позволит обучающимся доводить фундаментальные исследования до промышленных образцов. Выход из сложившейся ситуации может быть только при переходе научных разработок на коммерческую основу при условии государственного финансирования фундаментальных разработок.
Оценивая перспективу использования роботизированной техники в сельском хозяйстве, не следует ждать экономически оправданного применения их в ближайшей перспективе на несколько лет. Научные испытания проводимые в этой области должны продолжаться, так как нет альтернативной замены в применении роботизированных машин для высвобождения человеческих рук от монотонного, физически тяжелого труда.
За последние годы возросло число роботов, которые выполняют различные операции в агропромышленности. По прогнозам аналитической компании Transparency Market Research, к 2024 году доходы отрасли сельскохозяйственной робототехники вырастут примерно до 5,7 млрд долларов. Эксперты исследовательской компании Global Industry Analysts Inc отмечают, что с вероятностью в 76% умные машины заменят людей в фермерской работе через 20 лет.
Какие проблемы помогают решить агроботы?
По прогнозам демографов, растущая численность населения планеты к 2050 году достигнет 10 миллиардов человек. Для удовлетворения потребностей людей в пище производство сельскохозяйственной продукции должно увеличиться на 25%.
Глобальная миграция населения из сельских районов в города и пригороды повысила спрос на продовольствие в этих регионах. А отход населения от традиционных фермерских общин и передел бывших сельскохозяйственных угодий под промышленность и жилые помещения вызывает необходимость развития точного земледелия (система ведения сельского хозяйства с использованием современных технологий на всех этапах – прим. ред.).
Как развивается робототехника для сбора урожая за рубежом?
Итак, один из главных сегодняшних трендов в агропромышленной области – переход к точному земледелию. Такой подход дает компаниям повышение урожаев, экономию агрохимикатов и другие преимущества. Ключевой фактор роста рынка технологий точного земледелия – автоматизация и роботизация процессов. Следующая тенденция – автономность. Аграриев интересуют автономные роботы, которые принимают решения с высоким уровнем самостоятельности. Также успешно развиваются системы master-slave, которые позволяют одновременно управлять несколькими машинами.
В мире уже существуют сельскохозяйственные дроны, роботы для мониторинга и анализа состояния растений, опрыскивания, внесения удобрений, удаления сорняков и уборки урожая многих культур. Однако в последней области осталось много неохваченных направлений. Например, уборку зерновых или картофеля роботизировать проще, чем сбор фруктов. Это происходит из-за строгих технических требований к работе с последними. Во-первых, система видеофиксации должна определять степень зрелости фруктов. Иначе робот может сорвать неспелые плоды. К тому же, не все умные машины легко настроить для уборки разных сортов одной культуры.
Во-вторых, робот должен уметь срывать плоды так же аккуратно, как человек, чтобы не повредить их. Ведь одна царапина на помидоре может привести к быстрой порче всех овощей в коробке. Однако сложно создать мягкий и гибкий манипулятор, который способен аккуратно снять с грядок персики, томаты и клубнику разной формы.
Американский поставщик ягод Driscoll’s изменил принцип посадки растений специально для роботов. Грядки с клубникой размещают на специальных возвышениях, чтобы алгоритму проще было разглядеть ягоды.
Также интересное решение предложил британский изобретатель Ричард Дадли. Он разработал робота, который с помощью электромагнитного излучения находит самые спелые плоды клубники. Механизм анализирует растения с помощью микро-, радио-, терагерцового и инфракрасного излучения. Микроволны помогают измерить содержание воды в ягодах, а также делают листья визуально прозрачными для робота, поэтому он не обращает на них внимания.
Но в первую очередь компании уделяют внимание совершенствованию систем искусственного интеллекта и компьютерного зрения. Они позволяют роботу находить плод среди листьев и верно оценивать его степень зрелости. Разработкой агроботов для сбора урожая с использованием ИИ, компьютерного зрения и сенсоров занимается ряд зарубежных организаций: Agrobot, Abundant Robotics, FFRobotics, Dogtooth Technologies, Octinion и другие.
А в Японии робота научили собирать помидоры. Машина с ИИ, которую создали в компании Panasonic, трудится на одной из японских ферм. Робот срывает один помидор своей механической рукой каждые 6 секунд. Человек тратит на каждый помидор по 2-3 секунды, но работает в теплице только 3-4 часа. Робот же способен трудиться по 10 и более часов, в том числе и ночью.
Вот лишь некоторые из десятков умных машин, которые появились на службе сельского хозяйства в последние годы. Сейчас идет активная роботизация этой сферы во многих зарубежных странах. С усовершенствованием технологий ИИ и компьютерного зрения роботы для сбора урожая станут еще более надежной рабочей силой в теплицах и на полях.
Собирают ли роботы урожай в России?
На сегодняшний день сельскохозяйственные роботы все еще остаются редкостью в нашей стране. Их можно встретить только на самых модернизированных производствах. Россия пока отстает от зарубежных инноваций в данной сфере. Тем не менее, роботизацией сельского хозяйства в России интересуются и занимаются.
Мы спросили у представителей российских агрокомпаний, используют ли в их организациях сельскохозяйственных роботов для уборки урожая. Также мы поинтересовались планами компаний по внедрению таких инноваций.
«Это интересная тема, но в нашей компании не используют роботов для сбора урожая, – ответил Виктор Ментешов, начальник ИТ “Агро-Белогорье”. – Мы думаем над их внедрением, но конкретных планов у нас пока нет. В первую очередь, рассматриваем беспилотный комбайн для уборки зерновых культур. У нас есть сады, но я еще нигде не видел, чтобы робот собирал яблоки.
Роботы – специализированные технологии. Чтобы ввести их в производственный процесс, нужно менять подход к нему. Тем более, разработка умной машины должна быть не на этапе пилотного проекта, а в стадии промышленной эксплуатации. То есть для внедрения робота в производство нужно, чтобы он доказал возможность своего использования реальными результатами.
Автоматизация постепенно проникает в сферу сельского хозяйства как за рубежом, так и в России. Благодаря инновациям компании уже могут роботизировать посадку семян, обработку земли, разбрызгивание пестицидов, а также уборку зерновых культур. Но роботы-сборщики овощей, фруктов и ягод – по-прежнему редкость. Респонденты CFO Russia отметили, что не знают о массовом применении таких роботов в какой-либо из российских агрокомпаний и сами пока не собираются их внедрять. Такое решение во многом обусловлено новизной технологий, их недостаточным распространением и совершенством, и, следовательно, сложностью организации уборки урожая с помощью агроботов.
Читайте также: