Tarım robotu - Agricultural robot

Otonom Tarım Robotu

Bir tarım robotu , tarımsal amaçlar için kullanılan bir robottur . Robotların günümüzde tarımda ana uygulama alanı hasat aşamasıdır. Tarımda robotların veya dronların ortaya çıkan uygulamaları arasında yabani ot kontrolü , bulut ekimi , tohum ekimi, hasat, çevresel izleme ve toprak analizi yer alıyor. Doğrulanmış Pazar Araştırmasına göre , tarım robotları pazarının 2025 yılına kadar 11,58 milyar dolara ulaşması bekleniyor.

Genel

Meyve toplama robotları, sürücüsüz traktör /püskürtücüler ve koyun kırkma robotları insan emeğinin yerini alacak şekilde tasarlanmıştır . Çoğu durumda, bir göreve başlamadan önce birçok faktörün (örneğin, toplanacak meyvenin boyutu ve rengi) dikkate alınması gerekir. Robotlar, budama , ot ayıklama , ilaçlama ve izleme gibi diğer bahçecilik görevleri için kullanılabilir . Robotlar ayrıca otomatik sağım , yıkama ve hadım etme gibi hayvancılık uygulamalarında (hayvan robotları) kullanılabilir . Bunun gibi robotların, daha yüksek kalitede taze ürün, daha düşük üretim maliyetleri ve azalan el emeği ihtiyacı da dahil olmak üzere tarım endüstrisi için birçok faydası vardır. Ayrıca, traktörlerin ve diğer insanlı araçların kullanımının operatörler için çok tehlikeli olduğu ot veya tırtıl ilaçlama gibi manuel görevleri otomatikleştirmek için de kullanılabilirler .

Tasarımlar

Saha Çalışması Robotu

Mekanik tasarım bir uç efektörü manipülatör, ve kavrama oluşur. Manipülatörün tasarımında görev, ekonomik verimlilik ve gerekli hareketler dahil olmak üzere çeşitli faktörler göz önünde bulundurulmalıdır . Nihai etkileyici meyvenin pazar değerini etkiler ve tutucunun tasarım dayanmaktadır mahsulün hasat ediliyor.

Son efektörler

Bir tarım robotunda uç efektör , çeşitli tarımsal işlemler için kullanılan robotik kolun ucunda bulunan cihazdır . Birkaç farklı türde son efektör geliştirilmiştir. Kapsayan bir tarım operasyonda üzüm yılında Japonya'da , açtığı uç organ toplama, dut inceltme, püskürtme ve torbalama için kullanılır. Her biri, görevin doğasına ve hedef meyvenin şekline ve boyutuna göre tasarlandı. Örneğin, hasat için kullanılan uç efektörler, üzüm salkımlarını kavramak, kesmek ve itmek için tasarlanmıştır.

Üzüm üzerinde yapılan diğer bir işlem olan dut seyreltme , üzümün piyasa değerini yükseltmek, üzümün iriliğini artırmak ve salkım sürecini kolaylaştırmak için kullanılmaktadır. Berry inceltme için bir uç efektör bir üst, orta ve alt kısımdan oluşur. Üst kısımda iki plaka ve açılıp kapanabilen bir lastik bulunmaktadır. İki tabak, rachis dallarını kesmek ve üzüm salkımını çıkarmak için üzümleri sıkıştırır . Orta kısımda bir iğne levhası, bir baskı yayı ve yüzeyine yayılmış delikler bulunan başka bir levha bulunur. İki plaka sıkıştığında, iğneler üzümlerin arasında delikler açar. Daha sonra, alt kısımda, uzunluğunu standart hale getirmek için demeti kesebilen bir kesme cihazı bulunur.

Püskürtme için uç efektör, bir manipülatöre bağlı bir püskürtme memesinden oluşur. Uygulamada üreticiler, kimyasal sıvının demet boyunca eşit olarak dağılmasını sağlamak isterler. Böylece tasarım, nozulun hedeften uzak dururken sabit bir hızda hareket etmesini sağlayarak kimyasalın eşit dağılımını sağlar.

Üzüm üretiminde son aşama torbalama işlemidir. Torbalama ucu efektörü, bir torba besleyici ve iki mekanik parmak ile tasarlanmıştır. Torbalama işleminde torba besleyici, torbaları yukarı ve aşağı hareketlerle sürekli olarak parmaklara besleyen yarıklardan oluşur. Torba parmaklara beslenirken, torbanın üst ucunda bulunan iki yaprak yay torbayı açık tutar. Torbalar, üzümleri salkım halinde tutacak şekilde üretilir. Torbalama işlemi tamamlandıktan sonra parmaklar açılır ve torbayı serbest bırakır. Bu, torbayı kapatan ve tekrar açılmasını önleyen yaprak yayları kapatır.

tutucu

Kavrayıcı hasat hedef ürün için kullanılan bir kavrama cihazı. Tutucunun tasarımı basitlik, düşük maliyet ve etkililiğe dayanmaktadır. Bu nedenle, tasarım genellikle görevlerini yerine getirirken eşzamanlı olarak hareket edebilen iki mekanik parmaktan oluşur . Tasarımın özellikleri, gerçekleştirilen göreve bağlıdır. Örneğin, hasat için bitkilerin kesilmesini gerektiren bir prosedürde, kavrayıcı keskin bir bıçakla donatıldı.

Manipülatör

Manipülatör verir tutucu çevreleriyle aracılığıyla navigasyon ve bitiş efektörü. Manipülatör, kavrayıcının konumunu ve yüksekliğini koruyan dört çubuklu paralel bağlantılardan oluşur. Manipülatör ayrıca bir, iki veya üç pnömatik aktüatör kullanabilir . Pnömatik elemanları olan motorlar üreten doğrusal ve döner dönüştürücü ile hareket basınçlı hava içine enerji . Pnömatik aktüatör, yüksek güç-ağırlık oranı nedeniyle tarım robotları için en etkili aktüatördür. Manipülatör için en uygun maliyetli tasarım, tek aktüatör konfigürasyonudur, ancak bu en az esnek seçenektir.

Gelişim

Tarımda robot teknolojisinin ilk gelişimi, otomatik araç kılavuzluğunu tarıma dahil etme araştırmalarının şekillenmeye başlamasıyla 1920'ler kadar erken tarihlenebilir. Bu araştırma, 1950'ler ve 60'lar arasında otonom tarım araçlarındaki gelişmelere yol açtı. Konsept mükemmel değildi, ancak araçların yollarını yönlendirmek için hala bir kablo sistemine ihtiyacı vardı. Tarımda robotlar, diğer sektörlerdeki teknolojilerin de gelişmeye başlamasıyla gelişmeye devam etti. Bilgisayarın geliştirilmesinin ardından 1980'lere kadar, yapay görme rehberliği mümkün olmadı .

Yıllar içindeki diğer gelişmeler, hem Fransa'da hem de ABD'de bir robot kullanarak portakal hasatını içeriyordu.

Robotlar on yıllardır kapalı endüstriyel ortamlarda kullanılıyor olsa da, tarımda kullanılan açık hava robotlarının daha karmaşık ve geliştirilmesinin zor olduğu düşünülüyor. Bunun nedeni, güvenlik konusundaki endişelerin yanı sıra, farklı çevresel faktörlere ve öngörülemezliğe maruz kalan mahsulleri toplamanın karmaşıklığıdır.

Pazardaki talep

Tarım sektörünün ihtiyaç duyduğu emek miktarı konusunda endişeler var. Yaşlanan bir nüfusa sahip olan Japonya, tarımsal işgücü piyasasının taleplerini karşılayamıyor. Benzer şekilde, Birleşik Devletler şu anda çok sayıda göçmen işçiye bağımlıdır, ancak mevsimlik tarım işçilerinin azalması ve hükümetin göçü durdurma çabalarının artması arasında, onlar da talebi karşılayamıyor. İşletmeler, sezon sonuna kadar hepsini toplayamadıkları için çoğu zaman ekinlerini çürümeye bırakmak zorunda kalıyor. Ek olarak, önümüzdeki yıllarda beslenmesi gerekecek artan nüfusla ilgili endişeler var. Bu nedenle, tarım makinelerini daha uygun maliyetli ve sürekli kullanım için uygun hale getirmek için geliştirmek için büyük bir istek var.

Mevcut uygulamalar ve trendler

Mevcut araştırmaların çoğu, otonom tarım araçlarına yönelik çalışmaya devam ediyor. Bu araştırma, sürücü destek sistemlerinde ve kendi kendini süren arabalarda yapılan ilerlemelere dayanmaktadır .

Robotlar, tarımsal çiftlik işlerinin birçok alanına zaten dahil edilmiş olsa da, çeşitli mahsullerin hasadında hala büyük ölçüde eksikler. Şirketler çiftlikte daha spesifik görevleri tamamlayan robotlar geliştirmeye başladıkça bu durum değişmeye başladı. Mahsulleri hasat eden robotlarla ilgili en büyük endişe, kolayca zarar görebilecek veya tamamen gözden kaçabilecek çilek gibi yumuşak mahsullerin hasat edilmesinden kaynaklanmaktadır. Bu endişelere rağmen, bu alanda ilerleme kaydedilmektedir. Harvest Croo Robotics'in kurucu ortağı Gary Wishnatzki'ye göre, şu anda Florida'da test edilen çilek toplayıcılarından biri "sadece üç gün içinde 25 dönümlük bir tarlayı seçip yaklaşık 30 çiftlik işçisinden oluşan bir ekibi değiştirebilir". Elma, üzüm ve diğer mahsullerin hasat edilmesinde de benzer ilerlemeler kaydediliyor. Elma hasat robotları söz konusu olduğunda, mevcut gelişmeler ticari olarak uygulanabilir olamayacak kadar yavaş olmuştur. Modern robotlar elmaları her beş ila on saniyede bir, ortalama insan ise saniyede bir oranında hasat edebilir.

Tarım şirketleri tarafından belirlenen bir başka hedef de veri toplamayı içeriyor. Artan nüfus ve onları beslemek için azalan işgücü konusunda artan endişeler var. Veri toplama, çiftliklerde verimliliği artırmanın bir yolu olarak geliştirilmektedir. AgriData şu anda tam da bunu yapmak için yeni teknolojiler geliştiriyor ve çiftçilerin meyve ağaçlarını tarayarak mahsullerini toplamak için en iyi zamanı daha iyi belirlemelerine yardımcı oluyor.

Uygulamalar

Robotların tarımda birçok uygulama alanı vardır. Robotların bazı örnekleri ve prototipleri arasında Merlin Robot Milker, Rosphere, Harvest Automation , Orange Harvester, marul botu ve yabani ot bulunur. Çiftçilikte robotların büyük ölçekli kullanımının bir örneği de süt botudur. Verimliliği ve hareket gerektirmemesi nedeniyle İngiliz süt çiftlikleri arasında yaygındır. David Gardner'a (İngiltere Kraliyet Tarım Cemiyeti'nin genel müdürü) göre, bir robot karmaşık bir görevi tekrar ediyorsa ve robotun tek bir yerde oturmasına izin verilirse tamamlayabilir. Ayrıca, tekrarlanan görevler (örneğin sağım) üzerinde çalışan robotlar, görevlerini tutarlı ve belirli bir standartta yerine getirir.

Diğer bir uygulama alanı ise bahçeciliktir . Bahçecilik uygulamalarından biri, Harvest Automation Inc. tarafından RV100'ün geliştirilmesidir. RV 100, saksı bitkilerini bir serada veya açık havada taşımak için tasarlanmıştır . RV100'ün saksı bitkilerini işleme ve düzenlemedeki işlevleri arasında boşluk bırakma, toplama ve birleştirme yer alır. Bu görev için RV100 kullanmanın faydaları arasında yüksek yerleştirme doğruluğu, bağımsız dış ve iç mekan işlevi ve düşük üretim maliyetleri yer alır .

Örnekler

Thorvald - Saga Robotics tarafından geliştirilen otonom modüler çok amaçlı bir tarım robotu.
Vinobot ve Vinoculer
LSU'nun AgBot'u
Harvest Automation , seralar için robotlar geliştirmek üzere eski iRobot çalışanları tarafından kurulmuş bir şirkettir.
Root AI, seralarda kullanılmak üzere bir domates toplama robotu yaptı
Robotik Hasat ve Agrobot'tan çilek toplama robotu
Small Robot Company, her biri belirli bir göreve (ayıklama, püskürtme, delik delme, ...) odaklanan ve bir AI sistemi tarafından kontrol edilen bir dizi küçük tarım robotu geliştirdi.
yeşil kültür
ecoRobotix, güneş enerjisiyle çalışan bir ot ayıklama ve ilaçlama robotu yaptı
Blue River Technology, yalnızca ilaçlama gerektiren bitkileri püskürten ve herbisit kullanımını %90 oranında azaltan bir traktör için bir çiftlik aleti geliştirdi.
Casmobot yeni nesil eğimli biçme makinesi
Fieldrobot Event, mobil tarımsal robotik alanında bir yarışmadır.
HortiBot - Bitki Bakım Robotu,
Marul Botu - Marulun Organik Yabani Otlardan Arındırılması ve İnceltilmesi
Japon Ulusal Tarımsal Araştırma Merkezi tarafından geliştirilen pirinç ekim robotu
ROS Tarım - Robot İşletim Sistemini kullanan tarım robotları için açık kaynaklı yazılım
Zorlu araziler için IBEX otonom ot püskürtme robotu, geliştirilme aşamasında
FarmBot , Açık Kaynak CNC Tarımı
Arjantinli bir ag-tech girişimi tarafından geliştirilmekte olan VAE, hassas ilaçlamadan hayvancılık işlemlerine kadar çok sayıda tarımsal uygulama için evrensel bir platform olmayı hedefliyor.
ACFR RIPPA: noktasal püskürtme için
ACFR SwagBot; hayvancılık izleme için
ACFR Digital Farmhand: püskürtme, ayıklama ve tohumlama için

Ayrıca bakınız

Referanslar

Dış bağlantılar

İlgili Medya Tarımsal robotlar Wikimedia Commons

Languages

In other projects