Некоторые неожиданные применения роботов

Роботизация сельского хозяйства

Среди ранее не называющихся областей использования роботов прежде всего следует отметить сельское хозяйство. Ведь сельскохозяйственное производство, имеющее дело с живой природой (животными, растениями), где все изменчиво, подвержено влиянию трудно учитываемых факторов, где предсказать точные размеры, форму и возможные варианты "поведения" объектов практически нельзя, автоматизировать чрезвычайно сложно. Однако адаптивные роботы оказались способными трудиться даже в такой "непредсказуемой" области деятельности, как сельское хозяйство. Конечно, робототехника не заняла еще в нем таких же прочных позиций, как в промышленности, но тем не менее роботизация отдельных отраслей началась, особенно тех, где трудовые процессы близки по характеру действий к промышленным (однотипным, стандартным).

Так, сконструирован и построен относительно дешевый, не требующий сложного ухода и безотказно действующий робот - упаковщик яиц для птицеферм. Он осторожно берет мягкими пневматическими "пальцами" сразу тридцать яиц и укладывает их в поддон с ячейками. Пока он опускает "руку" за следующей партией яиц, на место заполненного поддона продвигается пустой, в который он опять кладет яйца. Производительность его - укладка 18 тыс. штук яиц в час.

Создано робототехническое устройство для стрижки овец, адаптивная система управления которого не только следит за тем, чтобы лезвия механических ножниц не поранили кожу животного, выдерживая их на расстоянии нескольких миллиметров от поверхности кожи, но и обеспечивает высокую скорость стрижки - около 1 ^м/_с.

В отделе робототехники Московского института инженеров сельскохозяйственного производства им. В. П. Горячкина сконструирован робот-скотник. Этот самодвижущийся робот "ростом" 185 см имеет два манипулятора, у каждого из которых восемь степеней подвижности, и систему управления третьего поколения. Он умеет убирать помещение фермы, мыть стены, следить за температурой и влажностью воздуха. Особая система распознавания образов в сочетании с совершенной "зрительной памятью", основой которой служит видеомагнитофон, позволяет ему различать животных и узнавать каждого из них даже при изменении внешнего вида в период роста. Робот может накормить животных, проверить, все ли они здоровы, а в случае необходимости- взвешивать, маркировать коров и свиней, переводить их в другое помещение.

В полеводстве роботы с успехом применяются в виде автоматических уборочных комбайнов. Образцы такой техники прошли всесторонние испытания на Украине и дают основания ожидать появления роботов-трактористов, предназначенных для вождения разнообразных сельскохозяйственных машин и высвобождения вследствие этого работников одной из самых массовых сельскохозяйственных профессий - механизаторов. Замена их роботами особенно важна в том случае, когда производятся вредные для здоровья водителей машин операции, например внесение ядохимикатов.

Столь же важно применение роботов в растениеводстве, где некоторые виды работ протекают в неблагоприятных условиях, а производительность труда ограничена физическими возможностями человека. Например, для обслуживания одной рассадопосадочной машины требуется 6 человек, и, несмотря на это, им приходится укладывать рассаду в высаживающий аппарат машины в довольно быстром темпе (примерно одна операция в секунду), причем в условиях тряски, пыли, при различной погоде.

В теплицах применяются подвижные роботы, выполняющие большой круг работ: они готовят почву, высевают семена, опрыскивают растения химикатами, собирают готовую продукцию (рассаду, овощи, фрукты), сортируют ее и укладывают в тару. На рисунке 83 представлен образец робота, собирающего огурцы и помидоры. Он перемещается вдоль рядов растений в теплице по технологическим трубопроводам (т. е. нужным для технологии выращивания растений: для распределения по территории теплицы воды, растворов питательных веществ и т. п.). Его сенсорная система (в данном случае - система обнаружения предметов и распознавания образов) состоит из двух сканирующих зеркал и фотоприемника. Специальным механизмом наклон зеркал слегка меняется так, чтобы отражаемый ими поток света последовательно "обходил" (или, как говорят, сканировал) освещаемое пространство как бы построчно, подобно электронному лучу, "обегающему" экран телевизора. Распознавание встречающихся на пути светового потока объектов происходит в результате сравнения системой управления сигналов, поступающих от фотоприемника, с эталонными. Аналогичные роботы-овощеводы создаются и для сбора других овощных культур, фруктов.

Рис. 83. Сельскохозяйственный робот - сборщик огурцов и помидоров в теплицах

Робототехника помогает не только в производстве и сборе сельскохозяйственной продукции, но и в ее хранении и переработке. Она позволяет, например, решить проблему нехватки рабочих рук на плодоовощных базах, которая в немалой степени вызвана слабой автоматизацией технологических процессов, большой долей физического труда при складировании продукции. Работа с бочками, в которых, как правило, приходят на базы многие виды солений, особенно утомительна: тяжелые бочки надо доставить к месту складирования, поднять их и установить ярусами. С этими задачами прекрасно справляется гидравлический навесной робот, используемый на одной из плодоовощных баз Москвы: его цепкие схваты с легкостью поворачивают даже большие бочки, поднимают их и ставят в несколько ярусов. Наряду с манипулятором-"силачом" здесь трудятся и другие робототехнические системы. Одна обрабатывает кочаны капусты, заменяя 13 рабочих: обрывает жухлый лист, подрезает кочерыжку, моет кочан; другая - сортирует картошку: безошибочно определяет больные, порченые клубни и откидывает их в сторону.

Пора отметить разнообразие операций, выполняемых "сельскохозяйственными" роботами (вы это заметили уже, наверное, сами), и сказать, что сфера применения их с каждым годом расширяется. Назовем еще лишь несколько видов сельскохозяйственной деятельности, которые могут быть "переданы" робототехническим устройствам. Это прополка и прореживание посадок овощей, сортировка практически любых плодов и погрузка их в ящики, контейнеры, другую тару; обслуживание животноводческих ферм, включая раздачу кормов, уборку навоза, складирование сена, силоса, удобрений и даже... отпугивание птиц. Такой "экзотический" сельскохозяйственный робот-пугало создан и испытан на полях. В его конструкции предусмотрено, чтобы он мог перемещаться по земле, издавать различные звуковые и световые сигналы, махать "руками". Опыт применения этого устройства показал, что в отличие от традиционного пугала к роботу птицы не привыкают и посевы оказываются надежно защищенными от них.