Было бы преувеличением сказать, что беспилотная техника для уборки урожая в XXI века успела прочно обосноваться на полях и в садах. Однако интерес агробизнеса к роботизированным сельхозмашинам в мире велик, и год от года возрастает. Можно выделить 4 тренда в этой сфере:

• проводятся эксперименты по установке систем автономного пилотирования и искусственного интеллекта на обычные серийно выпускаемые комбайны,
• создаются комплексные решения, когда работа беспилотных машин – комбайнов, тракторов, коптеров – полностью исключает человека из сельскохозяйственных работ,
• появляются машины, которые изначально строятся как беспилотные, не имея ничего общего (или мало общего) с существующими управляемыми человеком образцами,
• в мире проектируются беспилотные комбайны, которые призваны охватить механизацией сферы, прежде требовавшие исключительно ручного труда.

Исходя из этих трендов, Agrotrеnd.ru составил топ-9 самых интересных, на взгляд редакции, образцов «умных» комбайнов.

1. Летающий электрокоптер-сборщик яблок

Компания: Tevel Aerobotics (Израиль)

При сборе фруктов и ягод стопроцентная механизация никогда не применялась. Пример –промышленное выращивание клубники. Нежные сладкие плоды требуют аккуратного обращения, иначе их шансы доехать до прилавка в целости и сохранности равны нулю. Трудно найти замену и человеку, который сходу определит степень зрелости плода и его соответствие стандарту. Именно поэтому практически всегда сбор ягод и фруктов связан с привлечением сезонных рабочих – часто из-за рубежа, что создает бизнесу известные проблемы.

Израильский стартап Tevel Aerobotics, созданный ветеранами электронной и аэрокосмической отраслей, в сотрудничестве с японской компанией Kubota предлагает свое решение, и уже тестирует его на фермах Израиля. Tevel разработал беспилотные летательные аппараты (электрокоптеры), оснащенные штангой со специальным захватом. Захват гарантирует аккуратное отделение плода от ветки и столь же бережную транспортировку яблока в контейнер для урожая.

Дроны оснащены машинным зрением и искусственным интеллектом. Это позволяет не только обнаружить плод среди листвы, но и определить степень его зрелости. Также разработан алгоритм, благодаря которому можно управлять несколькими дронами как единым инструментом, работающим на решение одной задачи. Интересно отметить, что коптеры, хоть и свободно перемещаются среди ветвей, все же связаны с наземной базой электрическим шнуром – кабелем передачи цифровых данных (data cable).

В любую погоду дроны могут не только собирать урожай, но и выполнять ряд других работ – например, обрезку деревьев.  Все это в совокупности позволит, по заявлению разработчика, снизить себестоимость продукции на величину до 30%.


2. Комбайн Doogtooth для сбора клубники

Компания: Doogtooth Technologies (Великобритания)

Если яблоки требуют бережного отношения при уборке урожая, то что говорить о клубнике. По-настоящему деликатное обращение с ягодой могут обеспечить только гибкие и чувствительные пальцы человеческой руки… или уже нет?

Британский стартап Dogtooth Technologies еще 2017 году представил автономную роботизированную платформу на гусеничном ходу, оснащенную рукой-манипулятором для сбора клубники на фермах, где ягоды выращиваются на приподнятых над землей стеллажах.  С тех пор ряд образцов комбайна уже работает в хозяйствах разных стран мира, а компания продолжает совершенствовать системы и улучшать алгоритмы, привлекая большую науку. В частности, продвинутая технология машинного зрения разрабатывалась в сотрудничестве с Национальным институтом агроботаники Кембриджского университета. Достоинства робота состоят не только в умении аккуратно сорвать ягоду. Но и в способности, перемещаясь по агроферме, анализировать состояние кустов, выявлять участки зрелых и готовых к сбору ягод, определять, где клубнике еще надо дозреть, а где возникли проблемы (например, культура поражена вредителем).

Как заявляют создатели робота, их задача – не столько в вытеснении человеческого труда с клубничных плантаций, сколько в создании инструмента для сбора и обработки данных. Это позволяет обеспечить правильный уход за клубникой и избежать потерь части урожая.

3. Роботизированный комбайн для сбора клубники

Компания: Harvest Croo Robotics (США)

В Harvest Croo Robotics изначально исходили из того, что в США большая часть клубники собирается с обычных грядок – на уровне земли. Отсюда особенности конструкции: это автономная колесная платформа, рассчитанная на то, что машина сможет передвигаться над грядкой, не задевая ее колесами. Под днищем комбайна расположен блок из 16 комплектов роботизированных манипуляторов, охватывающих центральную и две соседних грядки. Конструкторы решили пойти по пути упрощения функций манипуляторов. Поэтому для уборки клубники используется не универсальная «рука», а набор инструментов. Один приподнимает листья кустика, другой исследует ягоду на предмет зрелости и соответствие стандарту, третий срывает ее. Собранная клубника по транспортеру переносится внутрь машины. Там она снова инспектируется и, наконец, упаковывается.

Немного цифр. На сбор ягод с одного кустика уходит 8 секунд, еще 1,5 секунды нужны, чтобы переместиться к следующему кустику. За день комбайн обрабатывает примерно 3,2 га полей, заменяя команду из 30 сборщиков клубники.


4. Роботизированные машины Agrobot E-series для сбора клубники

Компания: Agrobot (Испания)

Нельзя не упомянуть разработку испанской компании Agrobot. Она создает как колесные системы для работы с грядками на грунте, так и стационарные решения для оранжерей со стеллажами. В основе и того, и другого вариантов  – методика работы с ягодой. Манипуляторы роботов сконструированы так, что в процессе сбора урожая вообще не касаются клубники. Они отрезают ягоду от кустика и удерживают ее за черенок, пока не доставят к контейнеру.


5. Комбайн GRoW для уборки помидор в теплицах

Компания: Metomotion (Израиль)

Помидоры – вид сельхозпродукции, требующий деликатного обращения. Уже есть роботы, готовые его гарантировать. Израильская компания Metomotion создала универсальную машину для работы в промышленных теплицах, где выращиваются томаты. Комбайн получил название GrOW. Это игра слов «to grow» – по-английски «расти», и в то же время это аббревиатура английского же выражения «роботизированный работник теплицы». Кроме сбора урожая, у GRoW много других функций – таких, как обрезка лишних веток, опыление и постоянное инспектирование растений. Когда приходит время собирать спелые плоды, манипуляторы робота отрезают сразу несколько плодов с веточками и укладывают их на транспортер, лента которого пробегает внутри машины. С транспортера плоды поступают в отсек, где происходит упаковка в коробки. Metomotion заявляет, что (вероятно, в условиях Израиля) машина экономит  50% расходов на привлечение ручного труда, а инвестиции в нее окупаются за три года.


6. Прототип робота Vegebot для сбора салата «Айсберг»

Компания: Кембриджский университет (Великобритания)

Робот Vegebot, чье назначение – уборка салата «Айсберг», создан группой ученых Кембриджского университета. Проблема не только в том, что салат легко повредить механическим устройством, но также и в том, что кочаны лежат практически на земле. Научить машину четко увидеть границу между овощем и грунтом, аккуратно отделить первый от второго невероятно сложно. «Каждое поле не похоже на другое, каждый кочан не похож на другой, – объясняет один из участников проекта Саймон Биррелл, сотрудник инженерного факультета университета. – Но если мы сможем построить комбайн, который справится с салатом с грядки, мы заставим его работать с любой культурой». Пока построенный прототип Vegebot уступает человеку и в скорости, и сноровке. Работы продолжаются.


7. Роботизированный комбайн Rosenlew Sampo

Компания: Rosenlew, Harper Adams University (Финляндия-Великобритания)

Здесь мы видим не оригинальное устройство от стартапов, а оснащенную системами машинного зрения и искусственного интеллекта традиционную сельскохозяйственную технику. И ее, скорее, можно считать не беспилотной, а опционально-пилотируемой, так как все органы управления в кабинах сохраняются.

Небольшой финский зерноуборочный комбайн Rosenlew Sampo, который был превращен в робота, известен своим участием в британской экспериментальной программе Hands-Free Hectare, осуществлявшейся в 2017-2018 годах. Инициаторами программы стали университет Харпера Адамса в Ньюпорте (Великобритания) и английская же компания Precision Decisions. Целью эксперимента было вырастить на контрольном участке урожай ячменя без непосредственного участия человека.

Для этого была создана команда беспилотников, включающая японский трактор ISEKI (на его долю выпала основная доля забот по обработке почвы, посеву семян, поливу, внесению удобрений и борьбе с вредителями), летающий дрон (инспекция посевов) и собственно комбайн.  В первом сезоне эксперимента разработчики потерпели неудачу в попытке согласовать действия трактора с грузовым прицепом и комбайном – так, чтобы Rosenlew мог на ходу ссыпать сжатый ячмень в кузов. Но в 2018 году проблему удалось преодолеть. Урожай был успешно выращен и собран. Из ячменя сварили пиво.


8. Роботизированный зерноуборочный комбайн Lovol

Компания: Lovol (Китай)

С обывательской точки зрения интерес Китая к роботизации выглядит, как минимум, странно. Зачем нужны беспилотные машины в стране с огромной численностью населения? Но не все так просто. Как и во многих других странах, местное сельское население стареет, а молодежь стремится к комфортной жизни в быстрорастущих мегаполисах. Кто обеспечит страну продовольствием? Китай намерен справиться с проблемой с помощью полностью роботизированных ферм. Причем масштаб эксперимента на порядки превышает британский «гектар», где ячмень собрали финским комбайном. Под Шанхаем уже создана первая из 13 «безлюдных ферм» (они будут развернуты в 2021-2025 годах). Первоначально под посевы риса, который полностью выращивается и убирается роботизированной техникой, выделено порядка 13 га. Со временем этот участок будет расширен до 87 га. Автономную технику, включая тракторы и рисоуборочные комбайны, поставляют крупнейшие китайские производители сельскохозяйственных и строительных машин – такие, как Lovol. Комбайны и тракторы прокладывают маршруты и взаимодействуют друг с другом, опираясь на национальную систему глобального позиционирования Beidu и развернутые мобильные сети 5G.


9. Зерноуборочный комбайн Torum 785

Компания: Ростсельмаш (Россия)

Россия не осталась в стороне от экспериментов с аграрными беспилотниками. Ведущий российский производитель сельхозтехники – компания «Ростсельмаш» – избрала в качестве тестовой платформы мощный 500-сильный комбайн Torum 785. Опытный образец оснастили целым набором умных систем, включая систему автоматического вождения. Машина самостоятельно определяет свое положение в пространстве благодаря приемнику RNSS, использующего сигналы от GPS, Glonass и Beidu. Для уточнения положения с точностью до 2,5 см комбайн также получает данные со стационарной базовой станции РТК. Определив координаты, бортовое оборудование выдает команды исполнительному устройству – насосу-дозатору, который приводит в действие систему руления. Свои эксперименты с автоматическим вождением комбайнами «Ростсельмаш» представляет, прежде всего, как путь к облегчению работы комбайнера, к его превращению из водителя в оператора-контролера. Среди прочих роботизированных систем – автоматическое управление жаткой и определение препятствий по пути движения для избегания столкновений с ними.

Дефицит рабочей силы в аграрном секторе – это проблема глобального масштаба, и, очевидно, внедрение беспилотных машин и даже целых автоматических ферм была бы логичным ответом на этот вызов. С другой стороны, скорость распространения новых технологий будет зависеть и от других факторов. Например – от темпов совершенствования законодательной базы в вопросах регулирования работы беспилотного транспорта и готовности аграрного сектора приобретать более дорогостоящие по сравнению с традиционными машинами роботизированные системы.