Сільськогосподарський робот

{{{img}}}
Імя	Анастасія
Прізвище	Каретіна
По-батькові
Факультет	ФПТ
Група	КТ-41
Залікова книжка	013-013

Сільськогосподарський робот або агробот — робот, якого використовують в сільськогосподарських цілях.

Загальна інформація

BoniRob — прототип автономного польового робота компанії Amazonen-Werke.

Основна область застосування роботів у сільському господарстві — період збирання врожаю. Роботи, що збирають фрукти, автономні трактори/розпилювачі, і роботи для стрижки овець, призначені для заміни людської праці [4]. Індустрія сільського господарства відстає у використанні роботів від інших галузей, так як види робіт, зв'язані з сільським господарством, не «прямолінійні», і багатоповторювані завдання кожен раз бувають різні (не зовсім ті ж самі). У більшості випадків безліч факторів (наприклад розмір і колір зібраних плодів) повинні бути розглянуті до початку виконання завдання. Роботи можуть бути використані для інших рослинницьких завдань, таких як обрізання, прополка/оранка, зрошення і моніторинг. Роботи, мають багато переваг для сільського господарства, в тому числі:

• більш висока якість свіжої плодоовочевої продукції;
• зниження витрат виробництва;
• менша потреба в ручній праці.

Вони також можуть бути використані для автоматизації ручних завдань, таких як прополка бур’яну, папороті і т.д., де використання тракторів та інших транспортних засобів, занадто небезпечне для операторів. Можливе застосування нових роботів або безпілотних літальних апаратів для боротьби з бур'янами.[1][2][3]

Робототехніка і тваринництво

Роботів можна використовувати у тваринництві в цілях доїння, мийки та кастрації.

Приклади

A spot welding end effector

• Ag Ant — польові роботи працюють у кооперації AgBots: Agricultural Robots Take The Field[10, 11]
• Oracle Robot The Oracle Robot і Shear Magic Robot The Shear Magic Robot — робот для стрижки овець
• Harvest Automation — компанія заснована колишніми співробітниками iRobot, що розробляє роботів для теплиць Harvest Automation, Inc. [12]
• Робот збирає полуницю від «Robotic Harvesting» Fruit Picking Robot Robotic Harvesting, LLC [13] і «Agrobot» AGROBOT — Cosechadoras de fresas — Inicio [14]
• «Casmobot» косарка наступного покоління для схилів Field Robotics Website [15]
• Fieldrobot Event— змагання мобільних сільськогосподарських роботів Field Robot Event Website FieldRobotEvent 2010 [16]
• HortiBot - A Plant Nursing Robot HortiBot [17]
• Lettuce Bot - Organic Weed Elimination and Thinning of Lettuce Blue River Technologies [18]
• Rice planting robot developed by the Japanese National Agricultural Research Centre Fields of automation [19]
• The IBEX autonomous weed spraying robot for extreme terrain, under development IBEX [20]
• FarmBot FarmBot [21], Open Source CNC Farming Open Source CNC Farming [22]
• Agriculture Robotics at the Australian Centre for Field Robotics (ACFR), The University of Sydney. Application areas include autonomous mapping, phenotyping and weeding for crops and livestock monitoring Agriculture Robots at The University of Sydney. [23]

Будова

Механічна конструкція складається з виконавчого механізму (end effector), маніпулятора та захоплювача (gripper).

При проектуванні маніпулятора необхідно враховувати декілька факторів, насамперед:

• завдання (призначення);
• економічна ефективність;
• необхідні рухи.

Виконавчий механізм (end effector) впливає на ринкову вартість фруктів, а будова (дизайн ) захоплюючого пристрою (gripper) заснована на тому, щоб урожай збирати.

Виконавчий механізм (end effector)

Приклад The French grape-picking robot.

Виконавчий механізм (end effector) в сільськогосподарському роботі це пристрій, який знаходиться в кінці руки робота, використовується для виконання різних сільськогосподарських робіт. Наприклад, в Японії у сільському господарстві пройшла операція по збору винограду, там виконавчі механізми (end effector) використовувалися для збору врожаю, для проріджування, обприскування та розфасовки. Кожен з них був розроблений відповідно до характеру задачі, форми та розміру цілого плоду (щоб схоплювати, вирізати, і штовхати грона винограду). Ягідне прорідження це ще одна операція, яка виконується на винограді, використовується для підвищення ринкової вартості винограду, збільшення їх розміру та облегшення процесу групування. Для ягідного проріджування, кінецевий ефектор (end effector) складається з верхньої, середньої та нижньої частини. Верхня частина має дві пластини і каучук (гума), які можуть відкривати і закривати. Обидві пластини стискають виноград, щоб відрізати хребет гілки і витягти гроно винограду. Середня частина містить пластину голок, пружину стиснення, а інша пластина, має отвори розподілені по її поверхні. Коли дві пластини стискають, голки пробивають отвори через виноград. Далі, нижня частина має ріжучий пристрій, який може зрізати гроно, щоб стандартизувати його довжину. Для обприскування, кінцевий ефектор (end effector) складається з розпилювального сопла, який прикріплений до маніпулятора. На практиці виробники хочуть переконатися, що хімічна рідина рівномірно розподіляється по всій гроні. Таким чином, конструкція забезпечує рівномірний розподіл хімічної речовини роблячи сопло для переміщення з постійною швидкістю, зберігаючи при цьому відстань від цілі. Останнім етапом у виробництві винограду є процес пакування в мішки. Пакувальний кінцевим ефектор (end effector) розроблений сумкою з фідером (завантажувальний пристрій) і двома механічними пальцями. В процесі пакування, мішок з фідером складається з щілин, які безперервно поставляють мішки до пальців в вгору і вниз. У той час як мішок, який подається до пальців, має дві пластинчасті пружини, які розташовані на верхньому кінці мішка та тримають сумку відкритою. Мішки зроблені, так, щоб поміщати виноград в гронах. Після того, як процес пакування в мішки завершена, пальці відкривають і відпускають сумку. Це закривають пластинчасті пружини, які запечатують сумку і запобігають його від відкриття знову. [5]

Приклад Endeffector.

Захоплювач (gripper)

Gripperє захоплюючим пристроєм, який використовується для прибирання цільового врожаю. Проектування захватного пристрою заснована на простоті, низькій вартості та ефективності. Таким чином, конструкція, як правило, складається з двох механічних пальців, які здатні переміщатися в синхронності при виконанні своїх функцій. Особливості конструкції залежить від роботи, яка виконується. Наприклад, в процесі обрізки рослин для збору врожаю, захоплюючий пристрій було обладнано гострим лезом.

Маніпулятор

Маніпулятори для роботів — це аналог рук людини. Вони включають рухомі ланки двох типів:

• ланки, що забезпечують поступальний рух;
• ланки, що забезпечують кутові (повертальні) переміщення.

Маніпулятор дозволяє захоплювачу (gripper) та виконавчому механізму (end effector) для навігації по своєму середовищі. Маніпулятор складається з чотирьох стрижневих паралельних з'єднань, які підтримують позицію: захоплення та висоту. Маніпулятор може також використовувати один, два або три пневматичних привода. Пневматичний привід двигуна, які виробляють лінійний та обертальний рух шляхом перетворення стисненого повітря в енергію. Пневматичний привід є найбільш ефективним для приводів сільськогосподарських роботів через своє високе співвідношення потужності та ваги. Найбільш економічно-ефективною будовою для маніпулятора є єдина конфігурація приводу, але це поки, що найменш гнучкий варіант. [6]

Додатки

Доїльний робот Astronaut фірми «Lely».

Роботи мають багато областей застосування в сільському господарстві. Деякі приклади і прототипи роботів: Merlin Robot Milker, Rosphere, Harvest Automation, Orange Harvester, салатний бот (lettuce bot) [7] і розпушувач. Одним з випадків широкомасштабного використання роботів в сільському господарстві є молоко бот. Він широко поширений серед британських молочних ферм через його ефективність та безперервність (nonrequirement) в русі. За словами Девіда Гарднера (виконавчий директор Королівського сільськогосподарського товариства Англії), робот може виконати складне завдання, якщо процес повторюється (цикл)і робот може знаходитися (сидіти) в одному місці. Крім того, роботи, які працюють на повторюваних завданнях (наприклад, доїння) виконують свою роль послідовного і конкретного стандарту. [8]

Іншою областю застосування є садівництво. Одним із садівничих застосувань є розробка RV 100 Harvest Automation Inc. RV 100 призначений для транспортування рослин у горщиках в теплиці або на відкритому повітрі. Функції RV100 в обробці та організації рослин у горщиках включають інтервальні можливості, збір та консолідацію . Переваги використання RV100 для вирішення цього завдання включають в себе високу точність розміщення, автономність функції ( відкрита і закрита), та зниження витрат на виробництво [9].

Зовнішні посилання

• Farming with robots
• Agricultural Robotics and Automation
• Agrobot
• Robohub focus on agricultural robotics

Корисні відео посилання

• Robot Farming and the Future of Food: Hard Work on Wheels
• Robot Farm
• Hortibot

Список літературних джерел

1. "Self-driving Ibex robot sprayer helps farmers safely tackle hills - Farmers Weekly". Farmers Weekly. Retrieved 2016-03-22. http://www.fwi.co.uk/machinery/self-driving-ibex-robot-sprayer-helps-farmer-safely-tackle-hills.htm
2. "Bosch's Giant Robot Can Punch Weeds to Death". IEEE. 2016. http://spectrum.ieee.org/automaton/robotics/industrial-robots/bosch-deepfield-robotics-weed-control
3. "Agriculture Robots at The University of Sydney". 2016. http://confluence.acfr.usyd.edu.au/display/AGPub/Our+Robots
4. Belton, Padraig (2016-11-25). "In the future, will farming be fully automated?". BBC News. Retrieved 2016-11-28. http://www.bbc.co.uk/news/business-38089984
5. Monta, M.; Kondo, N.; Shibano, Y. "Agricultural Robot in Grape Production System". http://ieeexplore.ieee.org/. Retrieved 30 October 2014.
6. Foglia, Mario; Reina, Giulio. "Agricultural Robot for Radicchio Harvesting" (PDF). http://www.vagostudio.com/. Wiley InterScience. Retrieved 30 October 2014.
7. Harvey, Fiona. "Robot farmers are the future of agriculture, says government". http://www.theguardian.com. theguardian. Retrieved 30 October 2014.
8. Jenkins, David. "Agriculture shock: How robot farmers will take over our fields". http://metro.co.uk. Metro.co.uk. Retrieved 30 October 2014.
9. "Products". http://www.harvestai.com/. Harvest Automation. Retrieved 10 November 2014.
10. AgBot Multi-Function Robot Is Powered by the Sun http://goodcleantech.pcmag.com/future-tech/280063-agbot-multi-function-robot-is-powered-by-the-sun
11. A fully customizable home robot http://www.zdnet.com/blog/emergingtech/a-fully-customizable-home-robot/1102
12. Harvest Automation, Inc. http://www.harvestautomation.com/
13. "Robotic Harvesting". http://www.roboticharvesting.com/
14. http://www.agrobot.es
15. "Casmobot" http://www.frobomind.org/index.php/FroboMind_Robot:Archive
16. "The Field Robot Event". http://www.fieldrobot.nl/
17. "HortiBot - A Plant Nursing Robot". http://www.hortibot.dk/
18. Blue River Technologies http://bluerivert.com/
19. "Fields of automation" http://www.economist.com/node/15048711
20. "Agricultural robot starts UK trials". The Engineer. Retrieved 2016-03-22. https://www.theengineer.co.uk/agricultural-robot-starts-uk-trials/
21. FarmBot https://farmbot.io/
22. http://www.digitaltrends.com/cool-tech/farmbot-open-source-agriculture-robot/
23. "Agriculture Robots at The University of Sydney". 2016. http://sydney.edu.au/acfr/agriculture