Направления развития сельскохозяйственной робототехники США
Передовые страны работают над переходом к «безлюдному» автоматизированному сельскому хозяйству на основе широкого применения мобильных и стационарных роботов. Как ожидается, это позволит добиться роста производительности, трудосбережения на фоне повышения рентабельности, что обеспечивает снижение себестоимости продукции. Роботы способны выполнять различные операции - обработку почвы, ее удобрение, посев, посадку, доение скота, стрижку овец, кормление и т. п.
Роботов в сельском хозяйстве относят к категории сервисных. В свою очередь, можно выделить такие подкатегории, как беспилотники, агророботы, доиль-
ные роботы и т. п. Сферы использования самые разные - как земледелие, особенно точное земледелие, так и животноводство. Согласно новому отчету от Tractica, годовой объем поставок сельскохозяйственных роботов достигнет 992 тыс. во всем мире к 2024 г., по сравнению с 33 тыс. в 2015 г. Фирма прогнозирует, что в некоторых из крупнейших сегментов будут применяться беспилотные летательные аппараты (БПЛА) для сельскохозяйственных целей, роботы, беспилотные трактора.
Рассмотрим опыт развития исследований и применения сельскохозяйственной робототехники в США.
Объем продаж сельскохозяйственных роботов в США в 2013 г. составил 0,9 млрд дол. Большая часть этого количества пришлась на автоматизированные
доильные системы. Также значительную часть представляли роботы для уборки помещений и автоматической подачи кормов.
В июне 2011 г. во время визита в Университет Карнеги-Меллон президент США Барак Обама объявил о создании Национальной робототехнической
программы (National Robotics Initiative, NRI) как части более широкого комплекса мер по возрождению американской промышленности. Программа NRI создана с целью повышения эффективности финансирования робототехники и охватывает государственные ведомства, заинтересованные в ее развитии. Она подразумевает выделение дополнительных средств и определяет условия финансирования фундаментальных и прикладных исследований в области робототехники, в том числе сельскохозяйственной.
В рамках программы NRI четыре министерства в зависимости от выделенного бюджета каждый год будут направлять от 30 до 50 млн дол. США на
фундаментальные и прикладные исследования по робототехнике. Средства могут быть предоставлены в форме грантов, кооперативных соглашений. Пред-
ставители ведомств принимают активное участие в НИОКР с момента предоставления средств. Данная программа направлена на исследование робототехники, используемой при производстве и для увеличения производства продуктов питания, а также переработки и распределения, приносящей
пользу потребителям и фермерам. Ожидается, что проекты будут привлекать исследователей из научных кругов, промышленности, других заинтересо-
ванных сторон в целях проведения фундаментальных и прикладных исследований, обеспечивая подготовку следующего поколения ученых, инженеров и
технологов.
Высокопроизводительные инновационные роботизированные технологии в области сельского хозяйства США включают следующие направления:
- автоматизированные системы для инспекции,сортировки, переработки или обработки животных или растительных продуктов (в том числе лесных
товаров) в процессе уборки, обработки или распределения продукции;
- автоматизированные системы посадки, опрыскивания, культивации, полива, сбора урожая и посева зерновых (включая леса), чтобы уменьшить рас-
ходы труда, повысить эффективность или снизить
расходы воды, удобрений и химикатов;
- сельскохозяйственная робототехника для осмотра, контроля, выращивания, сортировки и обработки цветов и растений в контролируемых условиях
сооружения и питомника или для обработки (например, сортировки, вакцинации, дегельминтизация) сельскохозяйственных животных;
- мультимодальные систем быстрого зондирования для выявления дефектов, степени зрелости, физического повреждения, микробного загрязнения,
определения размера, формы, других параметров качества растительных или животных продуктов (в том числе лесной продукции) или для мониторинга качества воздуха и воды.
Финансируемые проекты подразделяются по объему выделяемых средств на:
1) мелкие (длительность проектов от года до пяти лет);
2) крупные (длительность проектов от трех до пяти лет, обязательное условие - проекты должны быть мультидисциплинарными).
Приведем конкретные примеры проектов по сельскохозяйственной робототехнике, профинансированных за счет программ поддержки. Министерство
сельского хозяйства США в 2013 г. выделило средства на пять долгосрочных проектов - в общей сумме 4,5 млн дол. Гранты были выданы:
1) Калифорнийскому университету в Дэвисе для разработки робота по сбору клубники (1,1 млн дол.);
2) Университету Центральной Флориды на разработку робота, способного отслеживать на ранней стадии заболевания у растений (1,2 млн дол.);
3) Университету Флориды на проект по созданию робота-сборщика цитрусовых (660 тыс. дол.);
4) Университету Небраски для разработки полуавтоматических летательных аппаратов, собирающих информацию и образцы воды (956 тыс. дол.);
5) Государственному университету Вашингтона для создания робота по сбору фруктовых плодов с деревьев (548 тыс. дол.).
В 2014 г. Министерство сельского хозяйства США выделило средства на пять долгосрочных проектов также на сумму 4,5 млн дол. Гранты были выданы:
1) Технологическому Институту Джорджии (900,4 тыс. дол.): этот проект будет развивать роботизированные технологии, необходимые, чтобы
самостоятельно собирать листья и образцы почвы, которые имеют решающее значение для осуществления комплексной борьбы с вредителями сельскохо-
зяйственных культур;
2) Университету Иллинойса (532,6 тыс. дол.): основной целью данного проекта является построение надежной сельскохозяйственной базы для коопера-
тивных сетей операторов и роботизированных мобильных платформ, которые обеспечивают гарантированную производительность в крайне изменчивой
местности и почвенные условия поддержки и взаимозаменяемости инструментов, платформ и культур;
3) Университету Карнеги-Меллон (556,7 тыс. дол.): целью данной работы выступает разработка общего подхода для обнаружения и отслеживания рабо-
чих мест в сельскохозяйственной среде, для которых необходимым условием безопасного и эффективного осуществления деятельности является применение робототехнической сельскохозяйственной техники;
4) Университету Штата Вашингтон (1,010 тыс. дол.): цель данного исследования - создание базовых технологий и интерфейса для среды «робот - чело-
век» и среды «робот - природа», необходимых в построении интеллектуальных бин-систем управления, реализуемых в естественной среде на примере фруктовых садов.
Один из ключевых факторов успеха робототехники, в том числе аграрной робототехники, в США - формирование профильных кластеров вокруг наи-
более сильных университетов. К наиболее мощным кластерам можно отнести Кластер Кремниевой долины, Питтсбургский кластер, Массачусетский кла-
стер. Последний из перечисленных является наиболее сильным в Америке. По данным MassTLC, в нем работает более 3,2 тыс. человек; за период с 2005 по 2011 г. в робототехнические проекты было инвестировано более 200 млн дол. США, средний рост доходов с 2008 по 2011 г. составил 11 %. При этом на
долю компаний, специализирующихся на робототехнике для сельского хозяйства, приходилось 6,1 %.
Развитие кластеров во многом обеспечено государственным финансированием в форме грантов и контрактов.
Скворцов Е.А., Скворцова Е.Г. Тенденции развития сельскохозяйственной робототехники за рубежом / Аграрный вестник Урала. - 2016. - №1. -С. 37-44