Польовий робот бореться з бур’янами за допомогою світла
Earth Rover знищує бур’яни концентрованим світлом (на фото видно сині точки). Світловий промінь «кип’ятить» клітини бур’янів і зупиняє їхній ріст
Розпізнавання рослин
На перший погляд, Earth Rover мало відрізняється від інших польових роботів. Але варто придивитися ближче — і одразу впадає в око його унікальний спосіб боротьби з бур’янами. Жодних механічних зубів чи дисків: у хід іде електрика. Точніше — концентрований промінь світла. Перший такий робот уже працює в нідерландському господарстві.
Принцип дії простий: лазерні промені нагрівають рослину бур’яну до високої температури, її клітини руйнуються — і вона гине. Наразі технологія підходить для розсадних культур (наприклад, цвітна або китайська капуста).
Робот робить знімки та аналізує розмір рослини, щоб відрізнити культуру від бур’янів. Для навігації використовується GPS із корекційним сигналом RTK, завдяки чому машина рухається з точністю до 2 см.
Окрім камер під машиною, які відповідають за розпізнавання бур’янів, робот обладнаний фронтальною камерою. Вона дає змогу рахувати рослини та створювати карти врожаю. За словами виробника, ці дані можна використовувати для аналізу густоти та стану посівів.
Технічні характеристики Earth Rover
- робоча ширина: 1,5 або 2,25 м
- культури: розсадні овочі
- продуктивність: 0,1 га/год
- лазерні імпульси: 60 на секунду
- вага: 400 кг
- автономність: до 4 год роботи від батареї
- стартова ціна: 200 тис. євро
Фронтальна камера робота розпізнає рослини та фіксує розвиток культури
Точне опромінення
Найбільше Earth Rover справляє враження у полі під час роботи. Кожні 50 см машина зупиняється, робить фото, випалює бур’яни й рухається далі.
«Зупиняючись для фотографування, робот працює точніше, ніж якби він робив знімки на ходу», — пояснює Дірк Рейндер де Йонг, органічний фермер і співвласник господарства VOF Lyts Ropta, де зараз тестується Earth Rover.
Під час оброблення добре видно, наскільки точний робот. Іноді на культурних рослинах залишаються легкі сліди опіків. Цього бути не повинно, адже завдання лазера — пошкоджувати бур’яни зсередини, а не спалювати їх зовні. Водночас це свідчить, що навіть найдрібніші сходи бур’янів не залишаються поза увагою.
На полі капусти частина бур’янів уже переросла оптимальну для знищення стадію. «Великі рослини робот має обробляти кількома лазерними імпульсами — у трьох чи чотирьох місцях», — пояснює фермер Дірк Рейндер де Йонг. Але під час демонстрації кожен бур’ян отримував лише один імпульс. Виробник уже працює над оновленням програмного забезпечення, яке дасть змогу роботизованій системі краще справлятися з великими бур’янами.
Подальший розвиток
«Сам факт, що машина працює, — це вже неймовірно. Адже це перший робот, проданий безпосередньо клієнту. І перший у Нідерландах», — наголошує фермер Дірк Рейндер де Йонг. «Загалом машина справляється: за останні тижні не було жодних серйозних поломок чи простоїв», — додає він.
Утім, до ідеалу ще далеко. Поточна версія має збільшені задні колеса, але вони створюють надто великий опір. У результаті двигунам бракує потужності, щоб розвернути робота на краю поля — йому досі потрібен «поштовх». Ще одна проблема: конструкція коліс і приводу надто широка, тому машина не вписується між гребенями. Ці недоліки виробник уже взявся виправляти.
Є простір і для вдосконалення самої роботи машини. Зараз під час «світлового кип’ятіння» бур’янів робот зупиняється приблизно на 4 секунди (раніше було 10), але цей час потрібно ще скоротити: що коротша зупинка, то вища продуктивність. Покращення потребує й розпізнавання бур’янів. Наразі точність сягає близько 90%, але фермери хотіли б мати 97% і більше.
Концентрований промінь світла уражає бур’ян у точці росту
Чотири години роботи від акумулятора
На одному заряді за підтримки сонячних панелей, робот може працювати до 8 год. Якщо ж робота ведеться вночі, коли немає підзарядки від сонця, заряду вистачає приблизно на 4 год. У планах виробника додати ще два акумулятори. Це має подвоїти ємність і забезпечити стабільні 8 год роботи за будь-яких умов.
«Зрештою машина має працювати безперервно 24 год на одному заряді, але поки цього не вдалося досягти», — пояснює фермер де Йонг.
В імпортера Kramer BV підтверджують: заявлені 4 та 8 год відповідають специфікаціям виробника. Водночас їхній досвід показує, що в реальних умовах акумулятор тримає навіть довше.
Альтернативи
Нідерландський стартап Trabotyx 18 червня презентував власного робота Tor, який також знищує бур’яни за допомогою світла. На перший погляд, Tor дуже схожий на Earth Rover, однак є ключова відмінність: Tor працює без зупинок, обробляючи бур’яни прямо під час руху, тоді як Earth Rover щоразу призупиняється, щоб «випалити» бур’ян. Це робить Tor потенційно продуктивнішим. За ціною вони теж близькі: стартова вартість робота Tor становить орієнтовно 214 тис. євро.
Ще один гравець на цьому ринку — американська компанія Carbon Robotics, відома своїм агрегатом LaserWeeder. Це навісна система, яка монтується на трактор і має робочу ширину від 2 до 18,3 м. LaserWeeder відрізняється масштабністю: машина може працювати на великих площах і водночас знищувати до 200 тисяч бур’янів на годину. За словами виробника, систему обладнано десятками камер і лазерів, що дає змогу їй працювати навіть уночі.
У підсумку Earth Rover позиціонується як компактне й доступне рішення для нішевих культур і середніх господарств, тоді як Tor робить ставку на швидкість, а LaserWeeder — на продуктивність і великі масштаби.
Через конструкцію коліс робот поки що не може їхати між грядами й самостійно розвертатися на краю поля — виробник обіцяє виправити ці недоліки
Перспективи
Фермер де Йонг бачить у роботі Earth Rover значний потенціал, насамперед як альтернативу ручному прополюванню. Вже у лютому він планує випробувати машину на озимій цибулі, а з 2026 року — й на моркві. Збір даних для навчання алгоритму на цибулі вже триває, і виробник очікує, що зможе навчити систему відрізняти культуру від бур’янів протягом десяти тижнів. «Найважливіше, що алгоритм і лазери вже працюють. Тепер питання у доопрацюванні механічної частини», — підсумовує де Йонг.
+ Переваги:
- Робот виявляє навіть дрібні бур’яни та знищує їх лазером.
- Ґрунт не порушується, тому нові бур’яни відростають значно повільніше.
- Виробник активно вдосконалює машину, і прогрес видно з кожною новою версією.
- Недоліки:
- Робот ще не може самостійно розвертатися на краю поля.
- Продуктивність нижча через потребу в коротких зупинках під час опромінення.
- Конструкція поки що не пристосована до роботи між гребенями.
- Для багатьох поширених культур, зокрема цибулі, картоплі, цукрових буряків та моркви, алгоритми ще не готові.
