На выставке Золотая Нива 2024 ведущий российский разработчик ИИ-систем для беспилотной сельхозяйственной техники, компания Cognitive Pilot, представил промышленный образец первого в мире полностью беспилотного роботизированного мини-трактора. Он способен самостоятельно выполнять все основные сельхозоперации с помощью разнообразного навесного оборудования, оснащённого специальным набором датчиков.

Источник изображений: cognitivepilot.com

Беспилотный трактор спроектирован полностью «с нуля». Выставочный полностью работоспособный образец выпущен на фабрике Cognitive Pilot по производству роботизированной техники в Томске. Программное обеспечение сельскохозяйственного робота предусматривает передачу владельцу в режиме реального времени всей необходимой информации о состоянии техники и мониторинг выполнения работ. Принципиальным отличием представленного трактора от других подобных разработок является полное отсутствие кабины.

«Мы проявляем большой интерес к новым направлениям использования ИИ, в том числе в агропромышленном комплексе. Разработка дизайна беспилотных систем искусственного интеллекта, выполненная специалистами Cognitive Pilot с помощью нейронных сетей, позволит решить ряд важных проблем отрасли», — заявила Наталья Чернышёва, директор направления AgroTech кластера биомедицинских технологий Фонда «Сколково»

Cognitive Pilot — дочерняя компания «Сбера», резидент фонда «Сколково». Разрабатывает и предлагает решения в направлениях сельского хозяйства, рельсового и автомобильного транспорта, а также инновационных сенсоров для беспилотных транспортных средств.

Международная группа учёных превратила семена в своеобразных роботов или ботов. Благодаря специальной оболочке — фактически экзоскелету, — любые семена смогут самостоятельно заделываться в почву. Это открывает путь к наиболее оптимальному и недорогому засеву полей с воздуха и даже высадке лесных насаждений, к примеру, дронами. Семена в экзоскелетах просто разбрасываются по площади, а дальше они сами проникают под землю.

Источник изображений: IIT

На разработку умной оболочки для семян учёных из Итальянского технологического института (IIT-Italian Institute of Technology) и Немецкого университета Фрайбурга вдохновили семена дикого овса (Avena sterilis). Каждое семя этого растения заключено в оболочку со щетинками и двумя большими усиками. На почве под воздействием перепадов влажности усики начинают вращаться и направляют семя в ближайшую трещину в земле. Щетинки не дают семени выскользнуть обратно, а продолжающиеся вращения усиками заталкивают зерно всё глубже и глубже, обеспечивая ему наиболее комфортные условия для проращивания.

Натуральное зерно дикого овса

Свою разработку учёные назвали HybriBot. Оболочка и усики выполнены из натуральных материалов и полностью разлагаются в почве. Оболочка для семени изготовлена из муки и воды (из теста). После высыхания капсула покрывается этилцеллюлозой, которая представляет собой нерастворимый в воде экологически чистый биополимер, часто используемый для контролируемого внесения удобрений в почву. Усики учёные взяли настоящие — от дикого овса. Волоски щетины на капсуле тоже натуральные. Вес одного такого бота составил 60 мг или примерно в три раза тяжелее обычного зерна дикого овса.

Заготовки для сборки зернового бота

В ходе тестирования боты успешно использовались для доставки в почву семян таких растений, как помидоры, цикорий и иван-чай. Почва использовалась разная — для комнатных растений, глина и песок. Есть надежда, что в будущем эта технология найдёт применение в сельском и лесном хозяйстве. Хотя первоначально она кажется какой-то избыточно сложной, при массовом производстве она не сильно поднимет цену на посадочный материал. Если помечтать, то эта технология поможет быстро засевать поверхности других планет, например, Марса, если там дойдёт дело до терраформирования.

Добавим, статья о работе свободно доступна на сайте журнала Advanced Materials. Видео выше в ускоренном режиме показывает процесс самостоятельного закапывания зерна в оболочке HybriBot в землю.

Израильская компания Tevel вместе с компанией Unifrutti в Чили организовала сбор яблок с помощью роботизированной платформы с искусственным интеллектом. ИИ управляет летающими дронами с проводным питанием от платформы. Дроны снуют среди веток и выбирают только спелые фрукты без признаков повреждений. Сбор яблок ведётся без участия людей на всех этапах. Это будущее фермерства, утверждают разработчики.

Источник изображений: Tevel

Обучаемый машинный интеллект анализирует внешний вид яблок и даёт команду на съём только тогда, если фрукт необходимой спелости и без повреждений. Работа платформы на опытном хозяйстве показала высочайшую избирательную способность системы. Она очень сильно сокращает затраты на сбор урожая, позволяя за каждый проход выбирать плоды только лучшего качества. Обычный человек с улицы на такое не способен. А специально обученные сборщики урожая — это редкое явление.

Проводное питание даёт возможность летающим дронам-сборщикам работать до тех пор, пока сама платформа получает питание. Если платформу запитать силовым кабелем, то работа может продолжаться бесконечно и, возможно, даже в тёмное время суток. В этом нет особенных преград — достаточно только правильно настроить фильтры на текущее освещение.

Захват яблок дронами осуществляется присоской с воздушным подсосом. Утверждается, что это минимизирует повреждение плодов. Сорванные яблоки дроны укладывают на ленту платформы, а с неё фрукты попадают в контейнеры для транспортировки на предприятие по упаковке.

Для своего робота-сборщика разработчики взяли платформу компании Darwin Harvesting Group и оснастили её необходимым оборудованием, включая 8 автономных дронов-сборщиков. Компания Tevel ожидает, что робот получит признание среди фермеров, которым в сезон сбора урожая катастрофически не хватает рабочих рук.

В заключение отметим, что предложенное автономное решение для сбора яблок требует особенной посадки и формовки сада. Оно не универсальное. Дроны ограничены как длиной питающего кабеля, так и глубиной проникновения в ветви трубы с присоской. Фактически сад должен выглядеть как почти плоская шпалера, а это, в свою очередь, снизит урожай в пересчёте на площади посадок. И всё же, если этот вид работ будет проводиться без привлечения людей, то это может привести к снижению цен на продукцию и к повышению её качества.

Можно не сомневаться, что переводу на электротягу и водородное топливо подвергнутся не только легковые и грузовые автомобили, но и строительная, горнодобывающая, а также сельскохозяйственная техника. Марка New Holland уже продемонстрировала образец лёгкого электрического трактора с элементами автопилота, выпуск которого будет освоен в конце следующего года. Модель ориентирована прежде всего на использование в сельском хозяйстве.

Источник изображения: CNH Industrial, Engadget

Трактор T4 Electric оснащён электродвигателем мощностью 120 лошадиных сил, его максимальная скорость ограничена 40 км/ч. О способности трактора работать без подзарядки на протяжении всей смены говорится уклончиво, но тяговую батарею можно будет полностью зарядить за один час — например, во время обеденного перерыва, хотя для этого и потребуется специальное мощное зарядное устройство.

Реализована и функция электроснабжения внешних потребителей. К специальным розеткам на борту трактора можно подключать электроинструмент или снабжать энергией целый частный дом в случае отсутствия напряжения в стационарной электросети. Трактор можно оснащать различным навесным оборудованием, включая гидравлическое. Набор камер и датчиков позволяет автоматизировать управление трактором, но пока не до конца понятно, в какой степени. Предусмотрено управление со смартфона — по крайней мере, в части запуска силовой установки. Как утверждает производитель, электрический трактор в эксплуатации может оказаться до десяти раз выгоднее дизельного, поскольку требует меньше расходов на пополнение запаса хода и обслуживание. Кроме того, менее шумная силовая установка позволяет ему работать по ночам и в непосредственной близости от животных.

Одновременно New Holland продемонстрировала образец трактора T7 Methane Power LNG, работающего на сжиженном метане. Последний вид топлива фермеры теоретически смогут получать из навоза — при наличии в хозяйстве соответствующей установки. Когда подобная машина начнёт выпускаться серийно, пока не сообщается. Остаются за рамками анонса и цены, но производитель делает упор на снижение эксплуатационных расходов, которое в долгосрочной перспективе позволит оправдать инвестиции в новую технику.

Калифорнийский стартап Monarch Tractor сообщил о начале производства своих первых полностью электрических сельскохозяйственных тракторов MK-V, оснащённых системой автономного управления. Машины базируются на платформе NVIDIA Jetson Xavier и предназначаются для выполнения сельскохозяйственных задач с водителем или без.

Источник изображения: Monarch Tractor

Каждый трактор MK-V оснащён шестью модулями NVIDIA Jetson Xavier NX. Это позволяет машине ориентироваться в пространстве исключительно лишь за счёт установленных на неё камер. По словам конструкторов MK-V, такой подход более практичен по сравнению с GPS-навигацией, которая не всегда может быть доступна в той или иной местности, или достаточно точна. Все необходимые данные об окружающем пространстве MK-V собирает с помощью двух трёхмерных, а также шести обычных камер, а за обработку информации отвечают бортовые компьютеры.

NVIDIA Jetson Xavier NX. Источник изображения NVIDIA

В компании добавляют, что помимо прочего использование платформы NVIDIA Jetson Xavier NX позволяет оптимизировать потребление энергии полностью электрических тракторов MK-V, увеличив время их работы от одной подзарядки. Пиковая мощность MK-V составляет 40–70 л.с. Время работы от одного заряда — до 14 часов.

В пресс-релизе компаний NVIDIA и Monarch указывается, что «трактор MK-V предназначен для ежедневного мониторинга и анализа данных о выращиваемых культурах, с помощью навесного оборудования текущего и нового поколения, оснащённого датчиками и средствами визуализации. Эту информацию можно использовать для корректирования задач, наблюдения за здоровьем посевов, текущего уровня роста, прогнозирования урожайности и т.д.».

Компания Monarch Tractor была основана в 2018 году. В том же году NVIDIA представила вычислительный модуль Jetson Xavier для решения ИИ-задач, а также платформу Isaac для разработчиков, которая помогает сторонним компаниям строить и обучать автономных роботов. В 2021 году Monarch Tractor привлекла на свои разработки $61 млн инвестиций. В настоящий момент капитал компании составляет более $110 млн. Автономные электрические тракторы MK-V производятся при поддержке компании Foxconn на бывшем заводе GM в Лордстауне, штат Огайо.