Робобджоли на допомогу садівникам

0
213

Уявіть, Україна, 2030 рік. Дрони, замасковані під птахів, стежать за порядком у містах та селах. Квадрокоптери беруть на себе обов’язки «роздавати» Інтернет уздовж усіх шляхів та в разі пошкодження зв’язку його відновлювати. Кур’єрські мережі безпілотників доставляють ліки і продукти. Робобджоли запилюють рослини. Армією цих «іграшок» керують оператори дронів – фахівці нової затребуваної професії. Це не кадри з фантастичного фільму, а наше можливе майбутнє, яке втілюється у життя вже сьогодні.

На допомогу аграріям вже вишикувалася ціла низка робопомічників. Ми вже розповідали вам про дрони, які обприскують насадження засобами захисту рослин, про роботів, що навчилися збирати полуницю та малину на полях, розумні машини, які здатні провести агромоніторинг і створити карти полів.

Представляємо вам нову технологію, яка створена, щоб допомагати садівникам із запиленням фруктових садів. Приблизно третина світових продовольчих культур потребують допомоги з запиленням, але більше 40% видів комах, які виконують цю роль, знаходяться під загрозою вимирання. Дослідники шукали вирішення проблеми у різних областях. Деякі вчені зосередилися на способах захисту бджіл та інших найважливіших запилювачів, а інші почали шукати ключ за межами природного світу.

Так деякі інженери прийшли до висновку, що армія роботизованих запилювачів допоможе зберегти врожайність культур.

Світові розробки у дії

Dropcopter дрон-запилювач

Стартап компанії Dropcopter, що працює у Сан-Франциско і Нью-Йорку, успішно провів досліди з використанням гексакоптерів на декількох культурах, включаючи мигдаль, яблуню, вишню і грушу.

Ефективність бджіл у процесі запилення залежить від умов навколишнього середовища, а, використовуючи дрони, компанія продемонструвала збільшення інтенсивності запилення від 25% до 60% при тестуванні на насадженнях вишні і мигдалю. Це означає, що у холодну погоду і під час недостатньої кількості бджіл існує реальна альтернатива  комахам.

Апарати автономно летять над рядами посівів по заздалегідь запрограмованим маршрутам і скидають на рослини пилок. Безпілотники літають вгору і вниз по рядах на висоті близько 10 футів над деревом і можуть покривати від 20 до 25 акрів на годину, а польоти зазвичай займають близько 25 хвилин.

Виробник мигдалю Кевін Хеврі був одним із перших, хто погодився застосувати дрон для запилення саду. Таким чином, замість використання двох вуликів на акр, він зміг скоротити цей показник до півтора вулика і був задоволений рівномірністю охоплення.  За оцінками, вартість вулика для запилення коливається від 200 до 245 доларів і постійно збільшується на тлі зниження доступності комерційних бджіл. Тому запилення безпілотниками є чудовою альтернативою.

При порівнянні врожайності дерев, що запилюються дронами і бджолами, у першому випадку краще плодоносив мигдаль.

Минулого року в першому випробуванні комерційного яблуневого саду за допомогою безпілотника запилювали близько 300 дерев. Яблука ростуть не так, як мигдаль. Якщо в яблуневому саду буде занадто багато фруктів, потрібно, щоб виробник видалив найдрібніші плоди. Це значне збільшення вартості праці. Встановлено, що перші і найбільші квіти, які розкриваються на яблуні, дають найбільші плоди. Більш дрібні вторинні квітки виробляють менші фрукти, які на ринку цінуються дешевше.

Тести, проведені компанією Dropcopter в яблучних садах, показали, що штучне перехресне запилення найбільших квіток дозволило збільшити розмір (діаметр) яблук. Використовуючи методи Dropcopter, фермер отримує гарантію, що перші стійкі квітки запиляться, як тільки відкриються. Тепер фермер зможе збільшити обсяг урожаю, збільшивши розмір плодів, і отримати максимальну вигоду.

RoboBee

Натхненні біологією бджоли, дослідники Інституту Вісса Гарвардського університету розробляють RoboBees, системи, створені рукотворним способом, які могли б виконувати безліч ролей у сільському господарстві, у тому числі й запилювати рослини замість бджіл.

RoboBee має розмір приблизно половини скріпки для паперу, важить менше однієї десятої частини грама і летить, використовуючи «штучні м’язи», які стискаються при подачі напруги.

Створення RoboBee було мотивоване ідеєю розробити автономні мікро-літальні апарати, здатні до самостійного польоту та узгодженої поведінки у великих групах. Створена робокомаха ділиться на три основні компоненти: тіло, мозок та колонію. Розробка тіла складається з побудови робототехнічних комах, здатних літати самостійно за допомогою інтегрованого джерела живлення; розвиток мозку стосується «розумних» датчиків та керуючої електроніки, що імітують очі та вусики бджоли і здатні відчувати та динамічно реагувати на навколишнє середовище; основна увага Колонії – координація поведінки багатьох незалежних роботів, щоб вони діяли як ефективний підрозділ.

Для створення RoboBees дослідники Інституту Wyss розробили інноваційні методи виготовлення, так звані технології Pop-Up мікроелектромеханіки (MEMs), які вже значно розширили межі сучасного дизайну робототехніки та машинобудування.

Японський квадрокоптер-опилювач

У Національному інституті передової науки і технології Японії  дослідники застосували безпілотник для запилення в умовах лабораторії лілій. Завдання мікро-квадрокоптера – збирати і переносити пилок  подібно до того, як це роблять комахи.

Бджоли «захоплюють» пилок з квіток за допомогою крихітних волосків, розподілених по тілу. При посадці комах на інші квіти пилок струшується і бере участь у розмноженні рослин. Для повторення цього процесу японські розробники нанесли на елементи дрона спеціальний гель, здатний зберігати липкість протягом тривалого періоду  (понад 8 років). Бджолині волоски довелося замінити на дрібно нарізаний кінський волос. У рамках експерименту  японським вченим вдалося за допомогою безпілотника зібрати пилок однієї з лабораторних лілій і успішно перенести її на іншу. Запилення відбулося.

Поки що це не більше, ніж перевірка ідеї, міні-мультиротор, мало чим схожий з бджолою, а керує ним оператор, але у майбутньому подальший розвиток цієї технології можна вдосконалити у рази. На жаль, на даний момент про поповнення популяції бджіл безпілотниками мова не йде – алгоритм запилення ще належить оптимізувати і автоматизувати.

BrambleBee

Перші кроки галузі у розвитку наземних роботизованих систем для природного запилення зробили в Університеті Західної Вірджинії, США. Сьогодні подібних роботів випробовують на кущах малини і ожини: незважаючи на те, що рослини здатні до самозапилення, дійсно серйозних врожаїв можна досягти з залученням бджіл.

Машини BrambleBee формують 3D-моделі теплиць, розпізнають квітки і визначають оптимальні маршрути для запилення. Системи машинного бачення оцінюють становище, розміри і стан квітів, а потім делікатно направляють до нього механічну руку. Одна з проблем, що стоїть перед інженерами – робота зі скупченнями квітів, які можуть знаходитися одна на одній.

У рамках експерименту рослини розташовуються таким чином, щоб роботу було максимально просто дотягнутися до кожної квітки. Після того, як система комп’ютерного бачення знайде суцвіття, у хід піде встановлена ​​на механізованій платформі роборука, увінчана крихітними м’якими щіточками, що імітують бджолині волоски. Система дбайливо дотягнеться до кожного суцвіття і проведе запилення. Поки що робот відточує свої «навички» на QR-кодах, прикріплених до гілок рослин.

Walmart запатентував дронів-бджіл

Найбільший онлайн-ритейлер США Walmart подав шість патентних заявок; переважно мова йде про штучне запилення рослин. Дрони будуть обладнані спеціальними пилковими розпилювачами  для автоматичного запилення рослин замість комах.

В одній із заявок Walmart патентує систему, яка зможе управляти безпілотними літальними апаратами для виявлення шкідників, які з’їдають урожай, і подальшого виливання інсектицидів на уражені місця.

Використання нових технологій для точкового розпилення пестицидів позбавить фермерів від необхідності обробляти поля цілком, що принесе користь навколишньому середовищу і заощадить гроші фермерам, таким чином, знизивши вартість їх продукції.

Розробка цих технологій проводиться відповідно до політики компанії про охорону навколишнього середовища – у рамках цієї політики протягом останнього часу компанія активно співпрацює зі своїми постачальниками, розробляючи різні способи зменшення кількості використовуваних хімічних добрив.

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Please enter your comment!
Please enter your name here