Top.Mail.Ru
СБЕР Про | Медиа
Нежный подход. Как развиваются технологии сбора клубники, малины и других сложных культур
  • АПК

Нежный подход. Как развиваются технологии сбора клубники, малины и других сложных культур

  • 6 мин
  • 691

При промышленном выращивании ягод в России по-прежнему используют преимущественно ручной труд. Однако наращивание площадей и дефицит рабочей силы, спровоцированный пандемией COVID-19, будут способствовать увеличению роли механизации в садоводстве.

С кадровой проблемой сталкиваются все мировые ягодные компании. Ответом на вызов становятся уже не только комбайны — в отрасль приходят обучаемые роботы.

Малина и ежевика

Сегодня механизирован в основном сбор кустарниковых ягод (смородины, черноплодной рябины, вишни), предназначенных для дальнейшей переработки в сок и другую продукцию.

Для сбора используют и прицепные, и самоходные комбайны. Главное отличие самоходных комбайнов от прицепных заключается в том, что такая техника приспособлена только для определённого вида ягод: для уборки малины — один, смородины — другой.

При этом каждое новое поколение специализированной техники всё бережнее обращается с нежными плодами, и последние разработки направлены на то, чтобы каждую ягодку донести до потребителя в первозданном виде.

Одними из лучших в мире для уборки малины, а также ежевики и черники считаются американские комбайны Oxbo и Korvan (Korvan c 2012 года входит в состав компании Oxbo). Последние модели полностью автоматизируют процесс, оказывая щадящее воздействие на кусты и не повреждая урожай. Есть комбайн с системой водной очистки, которая, как утверждает производитель, гарантирует получение идеально чистой малины.

В ближайшее время арсенал ягодников будет пополнен самоходными машинами. Робота для сбора малины уже разработала британская компания Fieldwork Robotics. В 2019—2020 годах прошли его полевые испытания, и сейчас инженеры готовят к выпуску коммерческую версию агрегата. Эта колёсная машина с четырьмя роботизированными «руками». Захваты с мягкими подушечками управляются датчиками и 3D-камерами и опознают спелые плоды с помощью искусственного интеллекта. Каждая «рука» будет собирать одну ягоду за 10 секунд и меньше и бросать её в лоток, где урожай сортируется по степени зрелости. За день машина сможет собрать более 25 000 ягод (рабочий за 8-часовую смену собирает примерно 15 000 ягод). Отработав технологию на малине, Fieldwork Robotics планирует распространить её на сбор других ягод, фруктов и овощей.

Земляника

Для самой популярной ягоды — садовой земляники (клубники) — в мире создано несколько независимых друг от друга разработок роботизированных сборщиков, которые в 2019—2020 годах уже прошли полевые практические испытания.

Одна из таких машин — детище испанского проекта Agrobot. Колёсный автоматизированный комбайн с руками-захватами способен поштучно собирать ягоды: для этого он оснащён индуктивными, ультразвуковыми датчиками и системой камер. Для анализа зрелости ягод используется технология искусственного интеллекта. Для управления машиной и сбора урожая с целого поля требуется один оператор. Робот с 24 манипуляторами может за 3 дня собрать ягоды с 8 гектаров.

Фото: Agrobot

Ещё одного «клубничного» робота разработала Dogtooth Technologies (стартап из Кембриджа). Агрегат использует технологии компьютерного зрения для определения спелых ягод и машинного обучения для разработки эффективных стратегий сбора урожая. Камеры на роботизированных манипуляторах сканируют фрукты, определяют их трёхмерное местоположение и оценивают, готовы ли они к сбору. В зависимости от заданных критериев урожай сортируется по нескольким корзинам. Один рабочий может управлять 12 такими машинами.

Сборщик клубники, созданный стартапом Harvest CROO Robotics (Флорида, США) оснащён 16 роботами-головами, каждая из которых имеет 6 рук. Рука-манипулятор сканирует, выбирает и собирает ягоды — по 3 штуки за 10 секунд. За день эта автономная машина успевает собрать урожай с 3,2 гектара, заменив труд 30 человек.

Ещё один робот с чуткими руками — бельгийской компании Octinion — способен в зависимости от сорта плода собрать 70—100% спелого урожая. Рука двигается снизу вверх и с помощью трёхмерного компьютерного зрения захватывает ягоду, фрукт или овощ двумя мягкими пластиковыми чашами, поворачивает на 90 градусов и отправляет в корзину. Прототип собирает одну ягоду раз в 4 секунды или 24 килограмма клубники в час, но может работать 24 часа в сутки.

Опытный образец робота для сбора ягод земляники разработан и российскими учёными из Федерального научного агроинженерного центра ВИМ. Робот оснащён самоходным шасси, манипулятором с 6 степенями свободы, захватом и камерами компьютерного зрения. Он определяет координаты ягоды, степень её зрелости и собирает землянику в автоматизированном режиме. Промышленное тестирование робота пройдёт летом следующего года в хозяйствах Московской области.

Фото предоставлено ФГБНУ «Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ»

Яблоки, груши и томаты

Ещё одна разработка Федерального научного агроинженерного центра ВИМ — роботизированный манипулятор для сбора плодов. Сейчас алгоритмы «заточены» на яблоки, но затем будут созданы аналоги для сбора груш и томатов. Робот способен собирать урожай при различных климатических параметрах и условиях освещённости. Благодаря компьютерному зрению и сверхточным нейронным сетям он способен собрать 90% плодов. Оригинальные конструктивно-технологические параметры робота обеспечивают минимальную травмируемость и деликатный съём плода. Он создан для сбора яблок в садах интенсивного типа с высотой крон 1,5—2 метра, начинает работу с верхнего яруса. Для сбора одного плода роботу нужно 10 секунд, за час он может собрать до 288 килограммов. Летом и осенью 2021 года планируются полевые испытания машины на производствах Краснодарского края и Московской области.

Фото предоставлено ФГБНУ «Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ»

Универсальный сборщик

Учёные Кабардино-Балкарского научного центра РАН разрабатывают робота-антропомиметика — манипулятора, который сопоставим по своей функциональности с рукой человека. Цели его применения будут очень широкими, но ставится задача управляться даже с «капризными» объектами, в том числе ягодами. В центре создаётся не только система управления манипулятором, но и разрабатывается оригинальная модель ИИ на основе когнитивной архитектуры, которая сможет управлять как одним роботом, так и коллективом. Один такой робот может заменить 5 человек по производительности, подсчитали учёные.

Арбуз

Арбуз — это ещё один сочный плод, механизация сбора которого могла бы существенно облегчить работу фермеров. Сейчас часто используется транспортёрная лента, но в этом случае основная нагрузка всё равно ложится на спины рабочих. Для решения этой проблемы профессора и студенты Политехнического университета Виргинии (США) разработали прототип автономного комбайна для уборки арбузов, который с помощью машинного зрения находит плод и самостоятельно подбирает его с земли. Он оснащён прослушивающим устройством, которое «шлёпает» арбуз и с помощью микрофона улавливает реверберацию, определяя степень спелости. Диапазон волн, который характеризует спелый плод, определили математически. Процесс сбора занимает всего несколько секунд. Незрелые «собратья» остаются дозревать в поле.

Директор Ягодного союза Ирина Козий: «К широкому применению

механизированного сбора урожая мы придём через 5—10 лет»

Ягодоводческие хозяйства — это в основном небольшие организации, и приобретение машин для механизированной уборки урожая для большинства из них является непосильным финансовым бременем. Если оборудование для сбора технической ягоды, стоимость которого в среднем составляет несколько десятков тысяч евро, достаточно распространено, то комбайнов, которые позволяли бы собирать такую нежную ягоду, как малину, для реализации в свежем виде, на всю Россию — только два. Их стоимость — около 200 000 евро.

При этом одно из хозяйств, использующих такие комбайны, в прошлом году на фоне крайне неблагоприятных погодных условий не смогло справиться с лизинговыми платежами и было вынуждено вернуть машину лизинговой компании. При этом на рынке наиболее востребована именно качественная ягода, предназначенная для реализации в свежем виде.

Думаю, что при успешном развитии отрасли к более широкому применению механизированного сбора урожая мы придём через 5—10 лет. Специализированное оборудование для ягодоводства очень нужно. Ведь как только хозяйство увеличивает площади выращивания хотя бы до 10—15 гектаров, то сразу сталкивается с проблемами при привлечении сезонных рабочих на уборку: нужно много людей, от 10 до 20 человек на каждый гектар. В 2020 году из-за закрытия границ в связи с пандемией COVID-19 рабочие не смогли приехать, и многие хозяйства потеряли часть урожая. Местных рабочих найти очень сложно. Поэтому, если ситуация повторится в этом году, кто будет собирать ягоду — неизвестно.

Эта статья была вам полезна?

Читайте ещё