Робототехника в сельском хозяйстве – используемые в России решения и комментарии представителей рынка

В 2022-ом невозможно представить эффективно работающее сельхозпредприятие, которое не применяло бы в своем производственном процессе механизмы и инструменты IT-инфраструктуры и робототехнику. И это в контексте того, что, по данным ООН, население планеты к 2050-му достигнет 9,8 млрд человек, и чтобы прокормить такое количество людей, надо на 70% увеличить производство продовольствия. Ниже рассмотрим, что делается в России для решения проблемы голода и увеличения эффективности АПК за счет внедрения высоких технологий.

О том, что правительство России понимает важность цифровой трансформации сельского хозяйства, говорит, к примеру, решение о выделении 907 млн ₽ для обновления и модернизации информационных систем Минсельхоза и повышения точности оценок урожая с помощью искусственного интеллекта (ИИ). Более того, премьер-министр страны Михаил Мишустин анонсировал создание научного центра по внедрению передовых технологий в сельском хозяйстве, плюс подписал постановление о разработке информационной системы прослеживаемости пестицидов и агрохимикатов. И пока власти думают, как вытащить сельское хозяйство за счет высоких технологий на новый уровень, ученые со всей страны и представители агробизнеса уже создают и внедряют конкретные решения.

Агродроны

Все опрошенные iot.ru эксперты в первую очередь обратили внимание на активное использование в АПК дронов.

Как заметил директор отдела промышленных решений компании Skymec Антон Ларсен, беспилотные летательные аппараты (БПЛА) давно активно используются в сельском хозяйстве в США, КНР, Японии и странах ЕС, на рынках которых крупнейшими игроками выступают китайские DJI и XAG.

Развивается рынок робототехники и в России, где дроны стали следующей ступенью развития сельхозсектора и пришли на смену самолетам и вертолетам, которые еще в советское время успешно использовались при обработке посевов. Такие шаги обуславливались большими площадями посевов, необходимостью вести сельское хозяйство в труднодоступных местах, разным почвенным климатом и безопасностью работ, ведь авиация позволила находиться вдали от обрабатываемых культур.

«Развитие дронов решило сразу несколько проблем в сельском хозяйстве – отсутствие механического воздействия на почву и дало возможность работать с культурами любой высоты. Беспилотникам не нужно большое количество топлива, они работают на батареях, обеспечивают высокую точность внесения, покрывают самые труднодоступные участки, могут работать на малой высоте, предотвращая снос рабочего раствора, обрабатывают поля сложной конфигурации с гористым рельефом и окруженные лесополосами. Малая воздушная авиация стала эффективной альтернативой заменой наземных инструментов в сельскохозяйственной обработке. Как пример, используя дроны, их производительность при химической обработке посевов в несколько раз качественней наземной техники», – следует из комментария Антона Ларсена.

По словам заместителя управляющего отделом сельхозтехники ООО «ККЗ Золотой Початок» Мурада Мустафаева, к этому дню БПЛА активно используются для:

• анализа грунта и поля;
• посадки семян;
• опрыскивания посевов, в том числе точечного;
• картографирования урожая и геодезических работ;
• мониторинга и организации оросительных работ;
• мониторинга скота в режиме реального времени.

Важно, что полученная с дронов информация может храниться в единой базе, анализироваться и использоваться для поиска оптимальных решений, повышения урожайности и рентабельности.

Используемые в АПК дроны, как и другую робототехнику, гендиректор компании НТР Николай Михайловский разделяет на два крупных блока: машины для полевой работы (вне помещений) и роботы, работающие внутри помещений для обследований и животноводства. Ниже рассмотрим примеры из каждого обозначенного экспертом блока.

Роботы для полевой работы

Этот раздел немыслим без систем мониторинга. Так, биологи Томского госуниверситета совместно с IT-компанией «Синкретис» разрабатывают новое ПО для автоматической оценки состояния почв и посевов. Авторы убеждены, что за счет анализа космических снимков, оценки показателей почвы и состояния посевов заложенный в программу ИИ повысит объемы урожая и уменьшит количество рисков. Подобная технология позволит фермерам точечно вносить химикаты на участки, где те действительно необходимы, а не заливать удобрениями всё поле.

Трудятся отечественные умы и над разработкой программных комплексов для борьбы с засухой. Так, в Перми предложили решение для создания российской системы орошения с древовидной топологией поливочных систем. Эта разработка поможет не только автоматизировать процесс полива растений, но и улучшит его качество, сэкономит пресную воду и снизит затраты на орошение.

Среди других интересных разработок последнего времени – запланированный в Белгородской области запуск производства наноструктурных удобрений для повышения на 10-15% урожайности пшеницы, ячменя и сои; создаваемая крымскими учеными автоматизированная линия для прививки винограда; сев свеклы алтайскими аграриями с помощью спутниковой навигации.

К слову о посевных работах, в Краснодарском крае впервые в России использовали дроны при севе риса. БПЛА позволили в сутки засевать до 150 га, работая и днем, и ночью. Использованную технологию можно масштабировать и для сева других мелкосемянных культур, вроде, люцерны и горчицы. Засеять последней поля с помощью беспилотников в рамках эксперимента решили в Самарской области. Начавшиеся работы показали, что для отработки посева разных мелкосемянных культур с помощью БПЛА достаточно 2-ух дней.

Наряду с системами мониторинга и дронами в помощь современным фермерам отечественные разработчики создают автопилоты для самоходной сельхозтехники с системой параллельного вождения. Подобные решение обеспечивают точность передвижения с минимальным участием оператора. Как отметил Мурад Мустафаев, маршрут обрабатывается GPS-приемником и навигационным контроллером. Если трактор отклонится от заданного курса, автоматически произойдет коррекция.

Так, в Казанском федеральном университете и «МТЗ-Татарстан», взяв в основу трактор «Беларус-152», предложили систему управления транспортным средством с 4-мя режимами: от ручного до автоматизированного управления, при котором система через анализ фоноцелевой обстановки сама принимает решение, как выполнить задачу.

Роботы для работы внутри помещений

БПЛА можно использовать не только для работы на улице, но у внутри помещений. Беря в расчет это, компания НТР разработала дрон с блоком визуальной навигации, который обеспечивает возможность полета и позиционирования на основе поступающей с бортовых видеокамер визуальной информации. При отсутствии спутниковой или радионавигации данный тип БПЛА, по словам Николая Михайловского, является единственным безопасным решением для применения на территории предприятия.

«Потребность в технологии возникает при проведении работ внутри помещений, под крышей или навесом для целей измерения массы поголовья, температуры тела (с помощью бортового тепловизора – ред.), выявления аномалий и отклонений от нормы, а также для различных инспекций и измерений объемов продукции. Визуальные и технические инспекции на территории объектов требуют массы времени и человеческих ресурсов. Использование дронов до недавнего времени было ограничено условиями отсутствия GPS, света, а также особенностями стен и ограждающих конструкций, отражающих радиосигнал и затрудняющих управление беспилотником», – рассказал iot.ru Николай Михайловский, отметив, что индустриальный дрон NTR Robotics в полностью автономном режиме облетает весь внутренний периметр заданного пространства и на основе своих сенсоров строит точную 3D-модель помещения.

На больших фермах не обойтись без систем роботизированного кормления и доения. Так, при установке последней корова самостоятельно заходит в стойло для дойки. «Автоматическая система идентифицирует животное, сканирует вымя, очищает соски, одевает доильные стаканчики и начинается процесс доения. После окончания дойки автоматически берется проба молока для анализа и определяется состояние коровы. Все данные заносятся в единую базу, анализируются и даются рекомендации по рациону и уходу», – рассказал подробности процесса Мурад Мустафаев.

Добавим, что с этого года животноводческим комплексом с инновационным доильным залом может похвастаться Ярославская область. В этом регионе на предприятии «Красный маяк», рассчитанном на 3,6 тыс. голов крупного рогатого скота, появился доильный зал, который работает по принципу карусели с одновременным размещением 100 коров. Процесс машинного доения такового количества буренок занимает не более 12 мин.

Однако в случае с коровами важна не только скорость сбора молока, но и получаемый объем этого продукта. Стремясь увеличить надои, пермские ученые разработали умную систему управления микроклиматом, отслеживающую рациональное содержание животных, от которого зависят здоровье и продуктивность обитателей фермы.

Ориентированные же на получение мяса предприятия оценят предложенную томскими химиками технологию синтеза пищевой добавки, которая появилась в рамках импортозамещения, чтобы сельскохозяйственные животные могли эффективно наращивать вес.

Добавим, что не все решения строго делятся на применяемые в и вне помещений. Так, МТС в Ростовской области развернула систему дистанционного видеонаблюдения на рисоводческом предприятии. Благодаря этой разработке можно как удаленно наблюдать за складом сельхозпродукции с компьютера или смартфона, так и отслеживать перемещение автотранспорта и контролировать соблюдение производственных норм и графика.

В современных складских операциях представляются незаменимыми и роботы-палетайзеры, автоматически укладывающие упакованную продукцию на поддоны. Механизированные палетоукладчики не только улучшают качество фиксации, но и увеличивают скорость обработки и сокращают количество сотрудников.

Немного прогнозов

Очевидно, что в перспективе количество используемых в АПК роботов, как и их качество и возможности, будут только увеличиваться. Перспективность подобных технологий можно проследить на примере БПЛА, российский рынок которых в этом году, по прогнозам AeroNext, составит порядка 10 млрд ₽. К 2025-2027 гг., по словам Антона Ларсена, аналитики и вовсе говорят о возможном росте рынка дронов до 737 млрд рублей ₽.

Подобную динамику Николай Михайловский объясняет тем, что эффективность от внедрения таких высокотехнологичных решений, как БПЛА, кратно превышает затраты уже в первый год применения технологии даже на локальной производственной площадке. «Эффект от внедрения умножается на степень тиражирования конкретных решений. IT-инфраструктура позволяет тиражировать готовые программные продукты без значительных затрат на инфраструктуру и последующее обслуживание систем и каналов связи», – убежден эксперт.