Яблочкам спас: за состоянием фруктов в садах проследит робот
Российские ученые создали автономный дрон на колесной платформе, который в автоматическом режиме передвигается по саду, находит висящие на деревьях фрукты и выявляет среди них больные или поврежденные. Он получил имя botANNIC. На основе собранных данных формируется санитарная карта болезней сельскохозяйственных посадок. Испытания в действующем фруктовом хозяйстве показали, что точность мониторинга превышает 80%. По задумке авторов, использование разработки должно увеличить урожайность и свести к минимуму потери плодов из-за болезней и вредителей. По мнению агрономов, устройство может применяться только как ассистент человека, но не как его замена. Адаптировать изобретение для работы в теплицах будет сложно, так как там нет дорожек для колесной техники.
Четыре класса
Специалисты НИТУ МИСИС вместе с коллегами из Тамбовского государственного технического университета (ТГТУ), Китайского горно-технологического университета и Высшей школы экономики разработали колесную роботизированную платформу, получившую название botANNIC. Она в автономном режиме следит за состоянием плодов в садах, выявляет больные или поврежденные фрукты и на основе полученных данных формирует карту заболеваний садового хозяйства. Как показали испытания, точность работы устройства превышает 80%.
— С помощью стереокамеры, которая использует нейросети для воспроизведения человеческого зрения, botANNIC сканирует лиственные и плодоносные части деревьев, обнаруживает яблоки в кроне дерева, выявляя их степень спелости, а также повреждения, — рассказал «Известиям» заведующий кафедрой физики НИТУ МИСИС Иван Ушаков.
botANNIC самостоятельно ориентируется в саду с помощью трехмерной карты местности, но при желании оператор может задать ему траекторию и конечную точку маршрута. Габариты платформы — 1,5x1,5 м, грузоподъемность — 200 кг, мощность электродвигателя — 500 Вт. В конструкции используются литий-ионные батареи. Дрон оснащен стереокамерой и гпиерспектральным датчиком, который позволяет тщательно анализировать внешний вид плодов и на основе результатов наблюдения оценивать их качество. В процессе перемещения по саду дрон собирает информацию, которая в дальнейшем загружается на бортовой компьютер платформы и планшет оператора.
Большая грузоподъемность колесной платформы оставляет возможность установить на нее дополнительное оборудование. Например, манипулятор для отбора проб фруктов или сбора урожая.
Система успешно показала себя во время испытаний на территории промышленного яблоневого сада Федерального научного центра им. И.В. Мичурина, расположенного в Тамбовской области. Результаты исследований опубликованы в престижном научном журнале Drones.
— Для обнаружения яблок на фоне листвы при колеблющемся солнечном освещении разработан алгоритм автоматического выбора области переднего плана. Затем система с помощью многомерного анализа дополнительно классифицирует изображения плодов по следующим группам: здоровое яблоко (класс 0), гнилое (класс 1), пятнистое (класс 2), поврежденное насекомыми (класс 3) или грибковой паршой (класс 4). Точность классификации составляет не менее 80%, — сказал профессор кафедры «Мехатроника и технологические измерения» ТГТУ Александр Дивин.
Система предназначена для работы в так называемых садах интенсивного типа, в которых деревья высаживаются по уплотненной схеме. Ученые намерены дооснастить botANNIC дополнительными датчиками и лазерным излучателем, с помощью которого он сможет уничтожать вредных насекомых и сорняки. Применение технологии должно привести к росту урожайности хозяйств и уменьшению потери плодов, происходящей по разным причинам.
Помощь агроному
Как рассказал «Известиям» главный технолог общества «Плодовое» Павел Тюрин, на данный момент контроль качества плодов на фруктовых посадках производится вручную. Для этого существует отельная должность — прогнозист или энтомолог. Он постоянно проводит инспекцию сада. Его обязанность — следить за состоянием деревьев и плодов. Однако он должен работать превентивно и препятствовать возникновению болезней и вредителей. Например, в саду устанавливают специальную ловушку для плодожорки, если там обнаруживают насекомых, то деревья обрабатывают пестицидами. Также по показаниям метеостанции отслеживают состояние окружающей среды. Если оно благоприятствует, например, появлению парши, то принимаются необходимые меры. Агроном должен не допустить болезней на плодах, поражение на листьях — это уже нарушение, подчеркнул специалист.
— Такой дрон может выполнять функцию помощника контролера. В некоторые вещи нужно всматриваться очень пристально. Отдельных вредителей можно увидеть только в микроскоп. Например, клещей. Если повреждение видно невооруженным глазом, лист вялый и в нем практически не происходит фотосинтез, — значит момент уже упущен и дерево поражено. Если машина с огромным увеличением сможет всматриваться в листья и находить клеща на ранних стадиях, это будет очень большая помощь агроному, — сказал Павел Тюрин.
Эффективность машины также будет зависеть от количества видов вредителей, которых она способна обнаружить, добавил он.
Адаптировать botANNIC для решения задач в тепличных овощных хозяйствах будет очень сложно, считает директор по производству, главный агроном агропромышленного холдинга «ЭКО-культура» Любовь Прыткова. Это она объясняет тем, что овощеводство в защищенном грунте имеет свою специфику.
— К примеру, внутренние системы обеспечивающих трубопроводов в теплицах создают для движения техники препятствия, которых нет в садах. Данное изобретение нам не подходит. Дрон не сможет перемещаться вдоль рядов с овощными культурами, так как в современных высокотехнологичных теплицах на полу находятся трубы обогрева, —сказала Любовь Прыткова
По мнению эксперта, хорошо, что инженеры уделяют внимание потребностям предприятий агропромышленного комплекса, однако важно, чтобы они имели практическое представление о том, как устроены современные производственные площадки.
