Reˇserˇze do pˇredmˇetu ROB
Zemˇedˇelˇst´ı roboti
2. prosince 2013
Autor: Bc. David Bambuˇsek,
[email protected] Fakulta Informaˇcn´ıch Technologi´ı Vysok´e Uˇcen´ı Technick´e v Brnˇe
Obsah ´ 1 Uvod
1
2 Projekty na Podporu Agrobot˚ u 2.1 Field Robot Event . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2 cRops . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2 2 2
3 Z´ astupci Zemˇ edˇ elsk´ ych Robot˚ u 3.1 SlugBot . . . . . . . . . . . . . 3.2 Rodina AgX . . . . . . . . . . . 3.2.1 AgBo . . . . . . . . . . . 3.2.2 AgTracker . . . . . . . . 3.2.3 AgAnt . . . . . . . . . . 3.3 Automatick´e Doj´ıc´ı Syst´emy . . 3.4 Roboti pro Stˇr´ıh´an´ı Ovc´ı . . . . 3.4.1 Oracle . . . . . . . . . . 3.4.2 Shear Magic Robot . . . 3.5 Robot pro Sbˇer Jahod . . . . . 3.6 Harvest Vehicle HV-100 . . . . 3.7 Telegarden . . . . . . . . . . . . 3.8 BoniRob . . . . . . . . . . . . . 3.9 Vision Robotics . . . . . . . . . 3.9.1 Snippy . . . . . . . . . . 3.9.2 Roboti pro Sbˇer Ovoce . 3.10 LettuceBot . . . . . . . . . . . 3.11 Robot pro Sb´ır´an´ı Hub . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . .
i
. . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . .
3 3 4 4 4 5 6 7 7 8 9 10 11 12 13 13 14 15 16
1
´ Uvod
Zemˇedˇelstv´ı patˇr´ı k lidsk´emu ˇzivotu jiˇz od jeho sam´eho poˇca´tku. Aby lidsk´ y druh pˇreˇzil, musel vymyslet udrˇziteln´ y zp˚ usob z´asobov´an´ı se potravinami a tak vzniklo c´ılen´e obhospodaˇrov´an´ı plodin a domestikace zv´ıˇrat. Se zvyˇsuj´ıc´ım se poˇctem obyvatel naˇs´ı planety bylo tˇreba postupnˇe nach´azet st´ale efektivnˇejˇs´ı zp˚ usoby a n´astroje, kter´e by zvyˇsovaly v´ ynos z pol´ı a sniˇzovaly mnoˇzstv´ı energie a ˇcasu nutn´eho k jejich u ´drˇzbˇe a obdˇel´av´an´ı. Pole na kter´ ych manu´alnˇe pracovaly stovky lid´ı se postupnˇe pˇremˇenila na pozemky obdˇel´avan´e na z´akladˇe ideologie intenzivn´ıho hospod´aˇrstv´ı, tedy tˇeˇzkou technikou, hnojen´e u ´ˇcin´ ymi hnojivy, oˇsetˇrov´an´ y chemick´ ymi prostˇredky, jako jsou pesticidy proti ˇsk˚ udc˚ um nebo herbicidy proti pleveli a osazov´any vyˇslechtˇen´ ymi, popˇr´ıpadˇe geneticky modifikovan´ ymi, plodinami. Jelikoˇz se ale svˇetov´a populace st´ale nezadrˇziteln´ ym tempem zvˇetˇsuje, je i v dneˇsn´ı dobˇe nutn´e nach´azet st´ale u ´ˇcinˇejˇs´ı prostˇredky jak zemˇedˇelskou produkci nav´ yˇsit. Tˇeˇzk´a a velk´a technika sice ulehˇcuje a zrychluje pr´aci, ale dle v´ yzkum˚ u nen´ı v˚ ubec efektivn´ı. Jednak ploˇsn´e hnojen´ı a ostˇrikov´an´ı vysoce pl´ ytv´a pouˇzit´ ymi surovinami, jelikoˇz se ostˇrikuje i zcela zbyteˇcnˇe p˚ uda kolem plodin. 90% hnojiv a postˇrikuj´ı takto padne v niveˇc a nav´ıc se tak do p˚ udy dost´av´a velk´e mnoˇzstv´ı chemik´al´ı, kter´e n´aslednˇe maj´ı negativn´ı vliv na ˇzivotn´ı prostˇred´ı, kvalitu p˚ udy a koneˇcnˇe pak i na plodiny na ni pˇestovan´e. D´ale bylo zjiˇstˇeno, ˇze pouˇz´ıv´an´ım tˇeˇzk´ ych traktor˚ u a jin´ ych zemˇedˇelsk´ ych stroj˚ u se p˚ uda st´av´a h˚ uˇre oratelnou a aˇz 90% energie, kterou stroje vydaj´ı je spotˇrebov´ana na ˇskody, ˇ sen´ım by tedy bylo pouˇzit´ı menˇs´ıch a pˇresnˇejˇs´ıch stroj˚ kter´e samy svou prac´ı zp˚ usob´ı. Reˇ u, kter´e by tak p˚ udu tolik nepoˇskozovaly, byly pˇri ochran´ ych postˇric´ıch a hnojen´ı pˇresnˇejˇs´ı a z´aroveˇ n byly autonomn´ı, aby se uˇsetˇrila lidsk´a pr´ace. D´ale v textu se sezn´am´ıme jednak s nˇekolika projekty, kter´e se snaˇz´ı podpoˇrit v´ yvoj robot˚ u ’ pouˇziteln´ ych v agronomii at uˇz z prostˇred´ı univerzitn´ıho nebo komerˇcn´ıho a d´ale se sezn´am´ıme s jiˇz funkˇcn´ımi a v praxi nasazen´ ymi roboty, stejnˇe tak jako s tˇemi, kteˇr´ı jsou zat´ım v testovac´ı f´azi v´ yvoje, ˇci jen jako n´apady na pap´ıˇre.
1
2 2.1
Projekty na Podporu Agrobot˚ u Field Robot Event
Tato mezin´arodn´ı soutˇeˇz zemˇedˇelsk´ ych robot˚ u dost´ala v roce 2013 jiˇz sv´emu jeden´act´emu ˇ e zemˇedˇelsk´e univerzity v Praze. Kaˇzd´ roˇcn´ıku. Tento rok byly m´ıstem kon´an´ı prostory Cesk´ y rok je pro u ´ˇcastn´ıc´ı se t´ ymy pˇripraveno 4 aˇz 5 r˚ uzn´ ych u ´loh, kter´e jejich roboti mus´ı zvl´adnout a jsou dle sv´ ych v´ ysledk˚ u bodov´an´ı. Letoˇsn´ıho roˇcn´ıku se u ´ˇcastnilo 21 t´ ym˚ u z cel´eho svˇeta, kteˇr´ı bojovali v 5 discipl´ın´ach. Prvn´ı tˇri byly zaloˇzeny na navigaˇcn´ıch schopnostech robota. Prvn´ım, nejjednoduˇsˇs´ım, bylo projet rovn´e ˇra´dky kukuˇrice, na konci se otoˇcit a takto pokraˇcovat d´ale. Druh´a u ´loha byla o nˇeco sloˇzitˇejˇs´ı v tom, ˇze v nˇekter´ ych ˇra´dc´ıch mohly chybˇet rostliny, popˇr´ıpadˇe se v cestˇe vyskytnout pˇrek´aˇzky, s ˇc´ımˇz si robot musel umˇet poradit. Tˇret´ı situace pak modelovala skuteˇcn´e podm´ınky na poli, kdy ˇra´dky nejsou rovn´e a robot musel nav´ıc identifikovat poˇskozen´e nebo infikovan´e rostliny, n´aslednˇe tak´e plevel a signalizovat jeˇ jich nalezen´ı. Ctvrtou discipl´ınou pak byl ”Freestyle”, kde t´ ymy mˇely pˇredv´est specifick´e nebo netradiˇcn´ı fukce sv´ ych robot˚ u. Jako koneˇcn´a dispcipl´ına soutˇeˇzˇe pak byla spolupr´ace dvou robot˚ u, kter´e n´ahodnˇe do dvojic pˇridˇelila porota a jejich tv˚ urci mˇeli jen m´alo ˇcasu na to, aby tyto dva roboty nˇejak´ ym zp˚ usobem nauˇcili mezi sebou komunikovat, spolupracovat a n´aslednˇe toto demonstrovali. V´ıtˇezem se nakonec stal t´ ym z nˇemeck´e Technische Universitat Kaiserslautern se sv´ ym robotem ”Robot TU Kaiserslautern”. Robot poˇra´daj´ıc´ı ˇcesk´e univerzity se um´ıstil na 6. m´ıstˇe. Web
2.2
cRops
Projekt Clever Robot for Crops je projektem EU, do kter´eho je zapojeno 10 evropsk´ ych zem´ı. Projekt zaˇcal v ˇr´ıjnu 2012 a klade si za c´ıl vyvinout multifunkˇcn´ı roboty urˇcen´e pro sbˇer a oˇsetˇrov´an´ı ovoce a niˇcen´ı plevele a sestrojit algoritmy pro jejich navigaci na pol´ıch. Spoustu d´ılˇc´ıch technologi´ı se uˇz v laboratoˇr´ıch dok´azalo u ´spˇeˇsnˇe otestovat, ovˇsem nasazen´ı do praxe b´ yv´a vˇetˇsinou sloˇzit´e. U nˇekter´ ych odborn´ık˚ u tek´e panuj´ı obavy, ˇze projekt je zbyteˇcnˇe ˇsiroce zamˇeˇren a m´ısto toho, aby se soustˇredil na robota s jasnou funkc´ı pro sbˇer urˇcit´eho ovoce se snaˇz´ı o robota univerz´aln´ıho, a tak se m˚ uˇze st´at, ˇze t´ ymy z jin´ ych zem´ı jako je USA budou ve v´ yvoji rychlejˇs´ı a u ´spˇeˇsnˇejˇs´ı. Web
2
3 3.1
Z´ astupci Zemˇ edˇ elsk´ ych Robot˚ u SlugBot
Tento robot, jak uˇz jeho n´azev napov´ıd´a, je urˇcen pro likvidaci tˇech nejˇcastˇejˇs´ıch ˇsk˚ udc˚ u, se kter´ ymi se m˚ uˇzeme na pol´ıch setkat. Robot byl vytvoˇren na University of West England a nab´ız´ı velmi zaj´ımav´ y koncept autonomn´ıho a energeticky sobˇestaˇcn´eho robota. Tento robot je schopen pochytat aˇz 100 slim´ak˚ u za hodinu. Velikost´ı odpov´ıd´a zhruba mal´e robotick´e sekaˇcce na tr´avu, disponuje ˇctyˇrmi koly a roboticko´ ym ramenem, kter´e je schopno dos´ahnout aˇz do vzd´alenosti 2 metr˚ u. Rameno je takto dlouh´e, protoˇze pohyb pomoc´ı kol v n´aroˇcn´em ter´enu spotˇrebuje spoustu energie, tud´ıˇz ˇc´ım vˇetˇs´ı dosah ramene, t´ım menˇs´ı nutnost pohybu a t´ım v´ıce uspoˇren´e energie. Rameno je zakonˇceno ”chˇ napkou”, kter´a je schopna uchytit slim´aka a um´ıstit ho do kontejneru o objemu 2 litr˚ u. Jedn´ım z prvotn´ıch probl´em˚ u robota bylo, ˇze pochytan´ı slim´aci vyl´ezali z n´adoby ven, proto jej tv˚ urce opatˇrili n´ızkonapˇetov´ ym zaˇr´ızen´ım, kter´e d´av´a slim´ak˚ um elektrick´e ˇsoky a ti tak z˚ ustanou v krabiˇcce. K rozpozn´an´ı slim´ak˚ u pouˇz´ıv´a robot speci´aln´ı ˇcervenou lampu, d´ıky kter´e se slim´aci i v noci st´avaj´ı pro jeho optick´ y senzor viditeln´ı. Robot se naviguje jednak podle zabudovan´eho GPS modulu a d´ale pak pomoc´ı infraˇcerven´ ych a n´arazov´ ych senzor˚ u. Nejvˇetˇs´ı zaj´ımavost´ı tohoto robota je, ˇze elektˇrinu na sv˚ uj provoz z´ısk´av´a t´ım, ˇze pochytan´e slim´aky uloˇz´ı do speci´aln´ı n´adoby, ve kter´e slim´aci fermentuj´ı. Pˇri tomto procesu vznik´a bio-plyn, kter´ ym se n´aslednˇe pln´ı ˇcl´anky pro v´ yrobu energie urˇcen´eho robotovi. Vzhledem k tomu, ˇze slim´aci nedisponuj´ı velkou rychlost´ı pohybu a v pr˚ umˇeru se za vlk´eho poˇcas´ı na jeden metr ˇctvereˇcn´ı na poli vyskytuje aˇz 100 slim´ak˚ u, nen´ı probl´em nasb´ırat dost slim´ak˚ u, aby si robot energeticky vystaˇcil bez dalˇs´ıho extern´ıho dob´ıjen´ı. Web
Obr´azek 1: SlugBot
3
3.2 3.2.1
Rodina AgX AgBo
AgBo je nejvˇetˇs´ım, nejdraˇzˇs´ım a nejl´epe vybaven´ ym robotem ze skupiny robot˚ u Ag, kter´a vznikla na Uviversity of Illinois v t´ ymu p´an˚ u Tony Grift, Yoshisada Nagasaka a Matthias Kasten. Celkov´a ˇca´stka, kter´a byla potˇreba k pokryt´ı n´aklad˚ u na vˇsechny souˇca´stky se pohybovala okolo 7000$. Robot vzinkl jako u ´ˇcastn´ık pro soutˇeˇz Field Robot Event2 a jeho hlavn´ı funkc´ı je tedy navigovat se mezi ˇra´dky kukuˇrice, k ˇcemuˇz pouˇz´ıv´a laserov´ y senzor. Robot disponuje moˇznost´ı ot´aˇcen´ı vˇsech ˇctyˇr kol, takˇze je pˇri pohybu velice flexibiln´ı a lehce zvl´ad´a ot´aˇcen´ı, couv´an´ı i zaboˇcov´an´ı. Velikost kol byla zvolena tak, aby se robot mohl pohybovat i v bahnit´ ych podm´ınk´ach. Celkovˇe v´aˇz´ı bezm´ala 80 Kg a je moˇzno jej i vzd´alenˇe ovl´adat, coˇz se hod´ı v pˇr´ıpadech, kdy je nutn´e ho manu´alnˇe nav´est na nˇejakou pozici, ˇci dostat ze situace, ze kter´e by se s´am dostal jen tˇeˇzko.
Obr´azek 2: AgX
3.2.2
AgTracker
AgTracker je menˇs´ım a levnˇejˇs´ım sourozencem AgBo. Pˇri jeho v´ yvoji se autoˇri zamˇeˇrili na to, aby hlavnˇe jeho poˇrizovac´ı n´aklady byly menˇs´ı neˇz u pˇredch˚ udce. Tento robot pouˇz´ıv´a jen dva motory. K orientaci mu slouˇz´ı elektronick´ y kompas, osm infraˇcerven´ ych senzor˚ u a dva sonary. Poˇrizovac´ı cena se pohybuje okolo 500$. Jeho u ´kol je opˇet stejn´ y, projet mezi ˇra´dky kukuˇrice. K tomuto pouˇz´ıv´a postup ”opil´eho n´amoˇrn´ıka”, coˇz je jednoduch´ y algoritmus, kter´ y na z´akladˇe vzd´alenost´ı lev´eho a prav´eho ˇra´dku od robota nasmˇeruje kola na jednu a nebo druhou stranu. Pokud robot pˇrestane detekovat rostliny na sv´em boku, pokraˇcuje jeˇstˇe 5 sekund d´ale v j´ızdˇe a n´aslednˇe provede otoˇcku. Pokraˇcuje pak rovnˇe, dokud senzory na nˇekter´em z bok˚ u opˇet nezaregistruj´ı rostliny, otoˇc´ı se smˇerem do ˇra´dku a pokraˇcuje v ˇcinnosti.
4
Obr´azek 3: AgTracker 3.2.3
AgAnt
Posledn´ım z´astupcem z t´eto rodiny robot˚ u je AgAnt. Hlavn´ı inspirac´ı pˇri v´ yrobˇe a designu tohoto robota byla sama pˇr´ıroda a rojov´e uspoˇra´d´an´ı jedinc˚ u nˇekter´ ych ˇzivoˇciˇsn´ ych druh˚ u, napˇr´ıklad vˇcel. V tˇechto roj´ıch je kaˇzd´ y jedinec velice mal´ y a nedisponuje velkou efektivitou, ale skupina jako velk´ y roj je schopna pˇreˇz´ıt ˇci vykonat nˇejakou sloˇzitˇejˇs´ı pr´aci. Napˇr´ıklad sbˇer potravy u vˇcel prob´ıh´a tak, ˇze pokud jedna najde nˇejak´ y zdroj, d´a vˇedˇet ostatn´ım a spoleˇcnˇe pak potravu sesb´ıraj´ı a odnesou zpˇet do u ´lu. S touto myˇslenkou v hlavˇe vyrobil t´ ym z t´eto univerzity mal´eho robota, opatˇren´eho ˇctyˇrmi nohami, d´ıky kter´ ym se m˚ uˇze pohybovat i v n´aroˇcnˇejˇs´ım ter´enu. K orientaci mu slouˇz´ı sonar, infraˇcerven´e senzory a elektronick´ y kompas. Hlavn´ı myˇslenkou u tohoto projektu bylo m´ıt spoustu takov´ ychto robot˚ u, kteˇr´ı by byli schopni mezi sebou komunikovat. Pˇri pr˚ uchodu polem by vytv´aˇreli sd´ılenou mapu a pokud by se na n´ı vyskytl nˇejak´ y plevel, cel´a skupina by se shlukla a plevelu se zbavila. Web
5
Obr´azek 4: AgAnt
3.3
Automatick´ e Doj´ıc´ı Syst´ emy
V posledn´ıch dvaceti letech se roboti at’ uˇz automatiˇct´ı nebo polo-automatiˇct´ı velice uplatˇ nuj´ı v oblasti dojen´ı, zejm´ena pak dobytka. Od devades´at´ ych let minul´eho stolet´ı vzniklo mnoho syst´em˚ u, kter´e usnad’nuj´ı dojen´ı a sniˇzuj´ı tak potˇrebuju lidsk´e pr´ace v tomto odvˇetv´ı zemˇedˇelstv´ı. Prvn´ımi syst´emy byly poloautomatick´e ods´avaˇcky ml´eka, kter´e musel ˇclovˇek krav´am pˇridˇelat na vemena a ony uˇz pak samy kr´avu podojily. Tyto syst´emy s sebou vˇsak nesly spoustu nev´ yhod. Hlavn´ım probl´emem bylo, ˇze tyto ods´avaˇcky, pracuj´ıc´ı na principu podtlaku, kter´ y nebylo moˇzn´e ˇr´ıdit, nˇekdy kr´avy na vemenech zraˇ novaly, dojen´ı nebylo ze vˇsech vemen stejn´e a tak doch´azelo ku ´bytku v objemu vydojen´eho ml´eka. S pokrokem v robotice pˇriˇsly i do t´eto oblasti inovace a byly sestrojeny kompletnˇe automatick´e doj´ıc´ı syst´emy, anglicky znaˇcen´e jako AMS (Automatic milking system) nebo VMS (Voluntary milking system). Dojen´ı kr´avy prob´ıha tak, ˇze bud’ za pomoci otev´ır´an´ı a zav´ır´an´ı bran je kr´ava dovedena automaticky do obsluˇzn´eho zaˇr´ızen´ı, nebo v pˇr´ıpadˇe VMS se kr´ava sama rozhoduje, kdy potˇrebuje podojit a ve chv´ıli kdy c´ıt´ı potˇrebu sama zav´ıt´a do obsluˇzn´e linky. Tato zaˇr´ızen´ı disponuj´ı robotick´ ym ramenem, na jehoˇz konci je krom ods´avaˇcky tak´e optick´a kamera a dva lasery, kter´e dohromady pˇresnˇe mˇeˇr´ı pozici a naklonˇen´ı vemene. D´ıky znalosti pˇresn´e pozice vemena, je pak moˇzn´e ods´avaˇcku pˇresnˇe nasmˇerovat tak, aby kr´avˇe ˇza´dn´ ym zp˚ usobem neubl´ıˇzila. Ods´avaˇcky jsou schopn´e rozpoznat mnoˇzstv´ı prot´ekaj´ıc´ıho ml´eka a dle toho upravovat rychlost ods´av´an´ı, aby bylo rovnomˇern´e s ostatn´ımi vemeny kr´avy a dos´ahlo se tak maxim´aln´ıho v´ ynosu ml´eka. Po ukonˇcen´ı dojen´ı jeˇstˇe robot vemena kr´avˇe oˇsetˇr´ı postˇrikem, aby se zabr´anilo infekc´ım a nemocem. Jedinou nev´ yhodou u tˇechto robot˚ u je nemoˇznost jejich nasazen´ı v pˇr´ıpadˇe, ˇze se kr´avy pasou na pastvˇe a nejsou um´ıstˇen´e v krav´ınˇe, jelikoˇz je pak tˇeˇzk´e je rozumn´ ym zp˚ usobem vˇsechny zkoordinovat a podojit. VMS syst´emy jsou jiˇz ve svˇetˇe beˇznou prax´ı. Nejvˇetˇs´ımi v´ yrobci tˇechto syst´em˚ u jsou firmy DeLaval a Lely, kter´e maj´ı sv´e zastoupen´ı jak ve svˇetˇe, tak i u n´as v ˇ e republice. Cesk´ Web
6
Obr´azek 5: Automatick´e Doj´ıc´ı Syst´emy
3.4 3.4.1
Roboti pro Stˇ r´ıh´ an´ı Ovc´ı Oracle
Oracle je jedn´ım z nejstarˇs´ıch zemˇedˇelsk´ ych robot˚ u v˚ ubec. Byl sestrojen v roce 1979 na University of Western Australia a slouˇz´ı k automatick´emu stˇr´ıh´an´ı ovc´ı. Robot se skl´ad´a ze dvou hlavn´ıch ˇca´st´ı. Prvn´ım je tz. manipul´ator pojmenovan´ y anglicky ARAMP (Automated Restraint And Manipulator Platform), kter´ y slouˇz´ı k uchopen´ı ovce. Ovce je pˇri stˇriˇzen´ı uchycena ve fixn´ı pozici za hlavu a nohy. ARAMP proˇsel mnoh´ ymi testy a byl upraven tak, aby ovce byla v co nejkomfortnˇejˇs´ı pozici, necukala se a stˇr´ıh´an´ı tak mohlo probˇehnout v poˇra´dku a bez zranˇen´ı ovce. Druhou ˇca´st´ı zaˇr´ızen´ı je pak hydraulick´e rameno s n˚ uˇzkami na jeho samotn´em konci. Rameno obsahuje spoustu senzor˚ u nejr˚ uznˇejˇs´ıho druhu, kter´e poˇc´ıtaj´ı vzd´alenost od k˚ uˇze a nastavuj´ı tak pozici n˚ uˇzek. U ovc´ı je velik´ y probl´em, ˇze vlna produkuje statickou elektˇrinu, jej´ıˇz velikost se nav´ıc vlivem vlhkosti mˇen´ı a zp˚ usobuje tak chyby v mˇeˇren´ı na senzorech. Pro pˇresnˇejˇs´ı v´ ypoˇcet pozice n˚ uˇzek se tak mimo dat ze senzor˚ u pouˇz´ıvaj´ı i data z ”datab´aze ovc´ı”, kter´a obsahuj´ı typick´e obrysy ovˇc´ıch tˇel, podle kter´ ych se pak namˇeˇren´a data koreluj´ı. Kaˇzd´a novˇe ostˇr´ıhan´a ovce je pak zanesena do datab´aze a pr˚ umˇerov´an´ım s ostatn´ımi daty pak vytv´aˇr´ı 7
novˇejˇs´ı vzory. Web
Obr´azek 6: Oracle
3.4.2
Shear Magic Robot
Shear Magic Robot je vylepˇsen´ım pˇredchoz´ıho robota Oracle. Vzhledem k tomu, ˇze pˇriˇsel o nˇekolik let pozdˇeji, bylo moˇzn´e do nˇej implementovat v´ ykonˇejˇs´ı v´ ypoˇcetn´ı techniku a lepˇs´ı senzory, kter´e zrychlily a jeˇstˇe v´ıce zabezpeˇcily hladk´ y a pro ovci bezbolestn´ y pr˚ ubˇeh stˇr´ıh´an´ı vlny. Tento robot pouˇz´ıv´a upravenou verzi manipul´atoru SLAMP (Simplified Loading And Manipulation Platform). Ovce je v tomto pˇr´ıpadˇe uchycena stejnˇe jako u pˇredchoz´ıho modelu, ale stoj´ı nohama na zemi a stˇr´ıhac´ı stroj pracuje nad n´ı. U modelu Oracle leˇzela ovce jakoby z´ady dol˚ u. Tato verze byla tak´e vyvinuta tak, aby teoreticky na jedn´e ovci mohlo pracovat v´ıce ramen najednou. Ramena byla um´ıstˇena na poj´ızdn´e kolejnici a ˇr´ızena cetr´aln´ı jednotkou, takˇze bylo moˇzn´e obsluhovat v´ıce ovc´ı najednou. Youtube Web
8
Obr´azek 7: Shear Magic Robot
3.5
Robot pro Sbˇ er Jahod
Pˇestov´an´ı jahod je zemˇedˇelskou ˇcinnost´ı, kter´a na rozd´ıl od pˇestov´an´ı jin´ ych druh˚ u ovoce a zeleniny vyˇzaduje velk´e mnoˇzstv´ı investovan´e pr´ace. V porovn´an´ı s pˇestov´an´ım r´ yˇze je to aˇz 70% v´ıce, pokud bychom pak porovn´avali jahody s pˇestov´an´ım okurek, potˇrebuj´ı jahody dvakr´at tolik pr´ace. Proto byl japonskou firmou Shibuya Seiki vyvinut robot, kter´ y je schopen automaticky sb´ırat jahody a to jak ve dne, tak i v noci. Robot se pohybuje po kolejnic´ıch, kter´e jsou um´ıstˇeny mezi ˇra´dky s jahodami. Robot disponuje ramenem, kter´e na sobˇe nese tˇri kamery, dvˇe um´ıstˇen´e jako oˇci, podle kter´ ych se poˇc´ıt´a vzd´alenost jahody od ramene a pak tˇret´ı, kterou se sn´ım´a barva ovoce a urˇcuje se tak, zda je jahoda jiˇz zral´a a m´a tak b´ yt utrhnuta. Robot je schopen utrhnout kaˇzd´ ych 8 sekund jednu jahodu. Sbˇer nen´ı ovˇsem dokonal´ y a tak je poˇra´d tˇreba, aby jahody, kter´e byly chybnˇe rozpozn´any sesb´ıral ˇclovˇek, takov´ ychto jahod je ovˇsem minimum. Tento robot bude na jaˇre roku 2014 uveden na trh a jeho poˇrizovac´ı cena bude 50,000$, coˇz je ˇca´stka vysok´a, ovˇsem dle v´ yrobc˚ u se n´aklady do nˇekolika mˇes´ıc˚ uu ´sporou na lidsk´e pr´aci vr´at´ı. Youtube Web
9
Obr´azek 8: Robot pro Sbˇer Jahod
3.6
Harvest Vehicle HV-100
Tento robot, zn´am´ y tak´e pod n´azvem Harvey, je u ´spˇeˇsn´ ym komerˇcn´ım produktem firmy Harvest Automation z americk´eho Massachusetts. Robot je urˇcen pro pˇresun kvˇetin´aˇc˚ u s rostlinami ve velk´ ych rostlinn´ ych ˇskolk´ach. Takov´eto ˇskolky obsahuj´ı aˇz tis´ıce kvˇetin´aˇc˚ u, kter´e se mus´ı nejm´enˇe pˇetkr´at bˇehem sv´eho v´ yvoje pˇresunout, neˇz jsou pˇripraveny k prodeji. V zimˇe se d´avaj´ı kvˇetin´aˇce k sobˇe, na jaˇre zase od sebe a ˇc´ım jsou starˇs´ı, t´ım kolem sebe potˇrebuj´ı v´ıce m´ısta a tak je nutn´a opˇet jejich relokace. Tuto pr´aci vˇetˇsinou v USA vykon´avali za minim´aln´ı mzdu imigranti, ale d´ıky zmˇenˇe z´akon˚ u o imigraci a jin´ ych naˇr´ızen´ıch se tato lidsk´a s´ıla zdraˇzila. Jeden pˇresun kvˇetin´aˇce vych´az´ı na 2 americk´e centy. Robot je poh´anˇen bateriemi, v´aˇz´ı 40Kg a je schopen uzvednou kvˇetin´aˇce v´ahy aˇz 10Kg. Robot je velice jednoduˇse nastaviteln´ y, k jeho provozu mu staˇc´ı nastavit pˇet promˇenn´ ych parametr˚ ua na zem nalepit ˇzlutou p´asku, podle kter´e se pak orientuje. Roboti jsou schopni pracovat i mezi lidmi, jelikoˇz nejsou niˇc´ım nebezpeˇcn´ı. Pokud je robot˚ u v´ıce, mohou spolupracovat. Poˇrizovac´ı cena robota je 30,000$ a doba n´avratu investice u jednoho by mˇela b´ yt 12-25 mˇes´ıc˚ u. V pl´anu jsou i mnoh´a vylepˇsen´ı pro tohoto robota, kde by v budoucnu mohl umˇet zastˇr´ıh´avat stromky nebo je oˇsetˇrovat postˇriky. Web Youtube
10
Obr´azek 9: Harvest Vehicle HV-100
3.7
Telegarden
Telegarden je zaj´ımav´ ym projektem, kter´ y v sobˇe spojuje robotiku a umˇen´ı. Telegarden bylo vytvoˇreno v roce 1995 na University of Southern California a je to vlastnˇe mal´a kruhovit´a zahr´adka, s asi 30 centimetry hl´ıny, kter´a m´a uprostˇred otoˇcn´e robotick´e rameno s kamerou, kter´e je schopn´e zal´evat a sadit sem´ınka. Projekt fungoval jako online aplikace, do kter´e se mohl kdokoliv registrovat, dostal pak pˇridˇelenu moˇznost s ramenem pohybovat a po 50 pohybech si pak mohl zasadit sv´e sem´ınko a n´aslednˇe ho pak zal´evat. Do projektu se za prvn´ı rok zaregistrovalo asi 9000 uˇzivatel˚ u a vznikla kolem nˇeho vlastn´ı soci´aln´ı s´ıt’, na kter´e si lid´e pov´ıdali o sv´ ych sem´ınk´ach, ˇza´dali ostatn´ı o zal´ev´an´ı, kdyˇz jeli na dovolenou nebo prostˇe kl´abosili o zahr´adkaˇren´ı. Projekt fungoval nˇekolik let aˇz do roku 2004. Web Youtube
Obr´azek 10: Telegarden 11
3.8
BoniRob
BoniRob je prototyp robota, na jehoˇz projektu pracuje firma Amazon (pozn. jin´a neˇz prodejn´ı port´al Amazon.com) a spolupracuj´ı s nimi firma Bosch a univerzity Osnabr¨ uck University a Wageningen University. Tento robot by mˇel v budoucnu nahradit traktor a vˇsechny pˇr´ıvˇesy, kter´e se k nˇemu pro r˚ uzn´e u ´ˇcely pˇripojuj´ı. Robot by prov´adˇel r˚ uzn´e u ´kony dle nainstalovan´ ych ”Apps”, kter´e by odpov´ıdaly pˇripojen´ı urˇcit´eho n´avˇesu na traktor, s t´ım rozd´ılem, ˇze BoniRob uˇz by automaticky vˇedˇel co s dan´ ym n´aˇcin´ım m´a prov´adˇet a dˇelal to automaticky. Robot je ovˇsem st´ale ve f´azi v´ yvoje. Web
Obr´azek 11: BoniRob
12
3.9 3.9.1
Vision Robotics Snippy
Tento robot od firmy Vision Robotics ze San Diega je sice teprve ve f´azi testov´an´ı, kde moment´alnˇe existuje jeho druh´ y prototyp, ovˇsem uˇz tak dosahuje vynikaj´ıc´ıch v´ ysledk˚ u. Funkce robota je prostˇrihov´an´ı a zastˇrihov´an´ı vˇetv´ı na vinic´ıch. Robot m´a dvˇe ramena s n˚ uˇzkami na konci, pˇriˇcmeˇz ramena jsou po jednom na kaˇzd´e stranˇe pˇridˇelan´e na velk´em r´amu, kter´ y z obou stran obklopuje keˇr´ık v´ına. Ramena jsou vybavena kamerami, ze kter´ ych se pot´e tvoˇr´ı 3D model stromku, u kter´eho zrovna robot je. Po z´ısk´an´ı modelu se zapoj´ı ”prostˇrih´avac´ı”algoritmus, kter´ y urˇc´ı, kter´e vˇetviˇcky se zastˇrihnou a v jak´e ˇca´sti. Moment´alnˇe je robot asi o polovinu pomalejˇs´ı neˇz zkuˇsen´ y lidsk´ y prostˇrih´avaˇc, ale na zrychlen´ı se pr´ y pracuje. Zajimav´e taky je, ˇze tento projekt je financov´an ˇcistˇe z pˇr´ıspˇevk˚ u pˇestitel˚ u v´ına a nadˇsenc˚ u do robotiky. Youtube
Obr´azek 12: Snippy
13
3.9.2
Roboti pro Sbˇ er Ovoce
Za zm´ınku stoj´ı i fakt, ˇze firma Vision Robotics pracuje na konceptu robot˚ u, kteˇr´ı by byli schopni sb´ırat pomeranˇce nebo jablka. Tento koncept je vˇsak st´ale na pap´ıˇre a pro svou technologickou n´aroˇcnost nebyl sestrojen ˇza´dn´ y prototyp. Tito roboti by mˇeli tak´eˇz disponovat kamerami, ze kter´ ych by se n´aslednˇe vytvoˇril 3D model stromu, dle kter´eho by se urˇcovaly vzd´alenosti k pomeranˇc˚ um. V´ yhodou by pak bylo, ˇze tito roboti by mohli rozpoznat velikosti a zralost pomeranˇc˚ u a tak sb´ırat jen napˇr´ıklad pomeranˇce urˇcit´e velikosti. Tuto vlastnost by uv´ıtali zejm´ena prodejci pomeranˇc˚ u jako supermarkety, protoˇze by pak mohly nab´ızet jednotn´ y produkt. Nejvˇetˇs´ım probl´emem pˇri sbˇeru ovoce je fakt, ˇze kamery ne vˇzdy mohou vidˇet vˇsechno ovoce, kter´e je na stromˇe, jelikoˇz m˚ uˇze b´ yt schovan´e za listy, proto se pˇrem´ yˇsl´ı o r˚ uzn´ ych vzduchov´ ych ofukovaˇc´ıch, kter´e by h´ ybaly s lity, aby pak kamery mohly zahl´ednout i schovan´e pomeranˇce.
Obr´azek 13: Roboti pro Sbˇer Ovoce
14
3.10
LettuceBot
Vzhledem k tomu, ˇze sal´at je nejv´ıce pˇestovanou zeleninou v Kaliforni, ze kter´e roˇcnˇe plynou trˇzby 1.6 miliardy dolar˚ u, nen´ı divu, ˇze i v tomto odvˇetv´ı se investuje do robotizace. Pracovn´ıci na sal´atov´ ych farm´ach jsou vˇetˇsinou placeni od odpracovan´eho akru a tak se ˇcasto st´av´a, ˇze doch´az´ı k pl´ ytv´an´ı, kdyˇz pˇri plen´ı pracanti otrhaj´ı i sal´aty, protoˇze je to nijak net´ıˇz´ı. Proto si dva p´anov´e ze Stanfordu Jorge Heraud a Lee Redden, ˇrekli, ˇze by nebylo ˇspatn´e vytvoˇrit robota, kter´ y by plen´ı zajiˇst’oval m´ısto lid´ı. Sestrojili stroj, kter´ y se zapˇra´hne za traktor, pohybuj´ıc´ı se maxim´alnˇe rychlost´ı 2Km/h a ten sn´ım´a sal´aty, kter´e m´ıj´ı. Robot m´a obrovskou datab´az´ı sn´ımk˚ u sal´atu, podle kter´ ych rozhoduje, zda to co vyfotil je sal´at nebo plevel. Pokud naraz´ı na plevel nebo zjist´ı, ˇze dva sal´aty rostou pˇr´ıliˇs bl´ızko sebe. Stˇr´ıkne z trysky na nechtˇenou rostlinu vysoce bohat´e hnojivo, kter´e na rostlinu zasaˇzenou pˇr´ımo p˚ usob´ı jako herbicid, ale z´aroveˇ n dod´a ˇziviny rostlin´am ve vˇetˇs´ı vzd´alenosti pot´e, co se rozpust´ı v zeminˇe. Stroj pˇri dan´e rychlosti 2 Km/h pracuje s 98% pˇresnost´ı. Mechanick´e trh´an´ı plevele je velice n´aroˇcn´e, proto se zde pouˇz´ıv´a tento koncept s hnojivem. Mezi ostatn´ı n´apady jak hubit plevel taky patˇril hork´ y rostlinn´ y olej nebo laser, kter´ y je ovˇsem mnohem draˇzˇs´ı a tak vyhr´alo multifunkˇcn´ı hnojivo.
Obr´azek 14: LettuceBot
15
3.11
Robot pro Sb´ır´ an´ı Hub
Robot pro sb´ır´an´ı hub poch´az´ı z d´ılny Univerzity of Warvick ze Spojen´eho kr´alovstv´ı. Tento robot sice dle mˇeˇren´ı pracuje asi o polovinu pomaleji neˇz ˇclovˇek, ale narozd´ıl od n´as nemus´ı sp´at a tak m˚ uˇze pracovat 24 hodin dennˇe 7 dn´ı v t´ ydnu. Jelikoˇz se houby pˇestuj´ı v temn´ ych a vlk´ ych prostorech, je pˇr´ıtomnost ˇclovˇeka, vzhledem k tomu, ˇze ke sb´ır´an´ı potˇrebuje svˇetlo, neˇza´douc´ı a tak je robot ide´aln´ım ˇreˇsen´ım pro houbov´e farmy. Robot sb´ır´a houby pomoc´ı pˇr´ısavn´eho zaˇr´ızen´ı, kter´e je na konci jeho robotick´eho ramene. K rozpozn´av´an´ı hub, kter´e jsou jiˇz dostateˇcnˇe velk´e a tak pˇripraven´e pro sbˇer slouˇz´ı dvojice kamer. Web
Obr´azek 15: Robot pro Sb´ır´an´ı Hub
16
