Ученые заняты разработками роботов-фермеров

Роботы накормят все человечество

Население земного шара быстро растет, а количество людей, занятых сельским хозяйством, наоборот, уменьшается. Поэтому продовольственный кризис уже не за горами. А вот ученые предполагают, что на пустеющие поля можно будет выводить специальных роботов, которые вполне себе смогут заменить фермеров. Разработки подобных машин идут полным ходом.

Фото:

Ни для кого не секрет, что массовое внедрение роботов в производство сейчас тормозится отнюдь не несовершенством этих автоматов, а совсем другой причиной. Действительно, сейчас роботы могут спокойно заменить и рабочих на конвейерах и стройплощадках, и уборщиков в офисах и на улицах, и водителей в общественном транспорте, и даже инспекторов дорожного движения. Дело в том, что большинство видов человеческой деятельности представляют собой фиксированную последовательность весьма простых действий. И роботы уже вполне могут с этим справится.

Замены же людей роботами не происходит потому, что это приведет к жесточайшей безработице — ведь занятых на производстве людей после его роботизации нужно куда-то девать (в смысле, подыскивать им другое занятие). Ну, а если автоматы будут главенствовать во всех сферах деятельности, то сделать это будет весьма непросто. Конечно, кто-то из тех же самых рабочих сможет переквалифицироваться, например, в техников, занимающихся ремонтом роботов — но ведь таковых нужно будет совсем немного. А чем тогда прикажете остальным заниматься?

Однако одна сфера, где роботизация не вызовет подобных проблем, все-таки есть — это, как ни странно, сельское хозяйство. Дело в том, что сейчас число людей, производящих продукты питания, стремительно сокращается. Особенно быстро этот процесс идет в странах Европы, Северной и Южной Америки, Восточной Азии, да и в России тоже — все больше и больше крестьян и фермеров перебираются в города. В итоге объем производимого продовольствия уменьшается, и приходится покупать его у других стран.

Хорошим примером здесь может служить Япония — сейчас из-за массового переселения крестьян в города Страна Восходящего Солнца удовлетворяет собственную потребность в продовольствии лишь на 40 процентов, а все остальное импортируется. А если учесть то, что ее население стремительно растет, то угроза голода не за горами. И в данном случае роботизация сельского хозяйства может быть оптимальным решением.

Следует заметить, что идея "умной" техники для сельхозработ совсем не нова. В странах Европы и Америки уже сейчас на полях работают автоматы, ориентирующиеся с помощью GPS, "разговаривающие" с плугами и разбрызгивателями, которые к тому же "отвечают" (по беспроводной связи). Например, инструмент для прополки может "сказать" трактору, что тот едет слишком быстро, или попросить его взять левее. Не так давно американская корпорация John Deere разработала комбайн, который в нужный момент самостоятельно подзывает трактор для выгрузки зерна. А германская фирма Fendt выпустила парные тракторы, первый из которых управляется вручную, а второй автоматически повторяет действия первого — таким образом вдвое снижается время, которое фермер проводит в поле.

Однако, как показывает опыт, у таких автоматов есть несколько серьезных изъянов. Во-первых, они очень тяжелые. Работая на полях, эти машины утаптывают почву, снижая ее пористость и уничтожая полезные формы жизни, а это уменьшает урожаи. Уплотнение почвы к тому же повышает чувствительность к эрозии, вызываемой потоками дождевой воды. "Зачем, собственно говоря, мы пашем? В основном для того, чтобы устранить вред от тяжелых тракторов. На долю этой процедуры приходится до 80 процентов энергии, уходящей на возделывание земли", — сокрушается Саймон Блэкмор из Университетского колледжа Харпера Адамса (Великобритания).

Поэтому, без сомнения, сельскохозяйственные роботы будущего должны быть легкими и при этом прочными. Кроме того, они должны будут уметь ориентироваться в пространстве, понимать, что находится перед ними, и помогать фермеру. Такой автомат сможет выполнять точечные работы — ведь, например, зерну пшеницы нужен всего один кубический сантиметр почвы для роста. Для того, чтобы оно выросло, не нужно перепахивать кубометры почвы и засыпать их пестицидами и гербицидами — достаточно лишь "окультурить"самоместо произрастания. Человеку такое не под силу, однако неутомимый робот вполне может справиться с данной задачей.

И вот недавно появилась технология спутниковой навигации RTK-GPS, которая позволяет машине определить свое местоположение с точностью до двух сантиметров. Инженер Арно Рукельсхаузен из Университета прикладных наук Оснабрюка (ФРГ) разрабатал ее для модульного робофермера BoniRob. Этот четырехколесный аппарат выявляет зеленые растения на фоне бурой почвы с помощью спектральных камер. Автомат способен записать в свою память информацию о расположении каждого отдельного ростка и периодически навещать его, чтобы посмотреть, как он развивается.

Теперь изобретатель собирается оснастить своего механического фермера системой распыления, похожей на ту, что работает в струйных принтерах. Тогда листья ненужных растений будут получать микродозы гербицида, а пшеница и почва вокруг них не пострадают. По расчетам г-на Рукельсхаузена, это сократит использование химикатов на 80 процентов, что даже с учетом стоимости робота будет дешевле обычной прополки. Кроме того, прекратятся отравления химикатами почвы, рек и ручьев, а также животных и тех растений, что не являются сорными. И это тоже сэкономит немалые средства — ведь для очистки территорий от загрязнений химикатами каждый год тратятся астрономические суммы.

Арно Рукельсхаузен также уверен в том, что того же можно добиться и при использовании удобрений. Полевые испытания показали, что датчики, позволяющие определить уровень азота в тканях растения, позволяют сократить расход удобрений на те же самые 80 процентов, причем без ущерба для урожайности. Не говоря уж о том, что при традиционных методах подкормки растений чуть ли не половина удобрений тратится впустую — их смывает дождем, сдувает ветром и т.п. Точечная же подкормка позволит сократить производство ценных химикатов, что опять-таки сэкономит множество денег.

Пока что остается один вопрос, на которого нет ответа — как научить робота отличать сорняки от культурных растений? Сотрудники Австралийского центра полевой робототехники считают, что проще всего запрограммировать робота на распознавание растений про форме листьев. Испытания созданного ими аппарата Danish HortiBot доказали, что он способен выявлять сорняки и обрабатывать их, ориентируясь на фотографии листьев, хранящихся в его памяти.

В то же время есть еще одна проблема, и имя ей — безопасность. Так, Нобору Ногути из Университета Хоккайдо опасается, что роботы могут поранить прохожих или напугать скот. Однако инженеры из германской корпорации Bosch успокоили своих японских коллег — они представили им свои разработки лазерных и ультразвуковых систем мониторинга препятствий. Они нужны для того, чтобы в нужный момент аппарат понял, что перед ним кто-то есть, и затормозил. Есть также предложения снабдить сельскохозяйственных роботов соответствующими мягкими бамперами.

Судя по всему, первой страной, где роботы выйдут на поля, будет Япония — недавно там стартовал пятилетний проект роботизации сельского хрозяйства с бюджетом в 8 миллионов долларов США. При помощи автоматов японцы надеются довести уровень производства пищевых продуктов до 60 процентов. Далее сельхозроботы, скорее всего, появятся в Западной Европе, Австралии и Северной Америке, поскольку сейчас именно в этих регионах идут самые активные исследования возможностей этих автоматов.

Что же касается России, то у нас в этой области прогресса пока что не предвидится, хотя наши деревни пустеют с такой же скоростью, что и японские. Дело в том, что отечественные технологии по созданию роботизированных систем находятся в упадке — есть идеи, причем весьма оригинальные и перспективные, но нет заводов, на которых можно было бы производить все, что нужно, для автоматического помощника человека.

Сейчас большинство роботов мы покупаем за рубежом, однако с механическими фермерами такой номер не пройдет — поскольку для них важно быть приспособленными к конкретной почве и климату, то и собирать их нужно именно там, где они будут работать. И разрабатывать, соответственно, тоже…

Читайте самое интересное в рубрике "Наука и техника"