В Японії робота навчили збирати помідори

Японці переймаються проблемами зменшення зайнятих у сільському господарстві та різкого зростання серед них частки пенсіонерів. І одним зі способів вирішення цієї проблеми вважається впровадження високих технологій у сільському господарстві, особливо роботів-збирачів, які управляються штучним інтелектом. Мета роботизації — перекласти всю роботу зі збирання, на яку припадає 20% усіх обсягів робіт у сільському господарстві, на роботів, щоб підвищити ефективність господарювання. І найбільш передові фермери вже беруться за це.

Автоматизація збирання заощадить 20% трудозатрат на фермі

Зниження зайнятих і старіння робочої сили — найбільша проблема для сільського господарства Японії. З 2005 до 2016 р. кількість зайнятих у сільському господарстві країни зменшилася з 3353 тис. до 1922 тис. При цьому частка осіб старше 65 років збільшилася з 58 до 65%.

Через це продуктивність праці знижується, а кількість необроблених полів зростає, послаблюючи самозабезпечення країни продуктами. Це створює для Японії проблеми, як у приватному, так і в публічному секторах. Високі технології допомагають розвиватися фермам-фабрикам, автоматизувати роботу на фермах та виводити більш продуктивні сорти й гібриди сільгоспкультур.

Однією з перших ластівок у справі такої автоматизації стала ферма, яка вирощує помідори в трьох скляних теплицях загальною площею 5 га. Частину цих помідорів збирають роботи, що допомагає підвищити продуктивність і поліпшити ефективність ферми.

Високі технології були впроваджені в тепличному комплексі ще з моменту його будівництва: комп’ютерний контроль температури, вологості, освітлення, поливу, удобрення та подачі вуглекислого газу. Автоматизація передбачала також активне використання роботів.

Як говорить керуючий фермою Масатака Накамура, сільське господарство Японії не отримає перспективи, поки не вирішить проблему дефіциту робочої сили. І основним способом її вирішення він вважає роботизацію процесу збирання. Останнє займає щонайменше 20% усього робочого часу в сільському господарстві. «За сезон в наших теплицях витрачається близько 160 тис. людино-годин, з яких 35–36 тис. займає збирання. Ми хочемо автоматизувати останнє за допомогою роботів», — говорить М. Накамура.

Розрахунки показали, що ще приблизно 40% трудозатрат займає догляд за рослинами і ще 40% — калібрування, сортування й пакування помідорів. Ці роботи досить складні, тому їх наразі важко виконувати роботам, які збирають помідори.

Натомість для збиральних робіт використовувати роботів досить просто. Головною перевагою роботів є можливість працювати в нічний час. А людям, які приходять на роботу вранці, залишається упакувати помідори, зібрані роботами за ніч. «Теплиці мають обмежену площу, тому ми робимо акцент на ефективності її використання. Зростання продуктивності і зменшення навантаження на працівників є головними перевагами», — пояснює Масатака Накамура.

При цьому він вважає, що застосування роботів не знищить робочі місця, а допоможе створювати їх. «У багатьох сільське господарство викликає негативні асоціації: мовляв, це брудно, травматично і затратно. Роботи виконують найбільш затратну частину. Щодо їх застосування ми ще знаходимося на стадії досліджень і розв’язуємо лише якусь одну проблему, якщо нам пощастить знайти ідеальне рішення. Я сподіваюся, що технологія збирання врожаю роботами, після того, як вона буде відпрацьована на нашій фермі, застосовуватиметься й на інших», — говорить Масатака Накамура.

Зараз у Японії відбуваються революційні зміни виробничого процесу. І впровадження робота-збирача помідорів може стати такою зміною в сільському господарстві.

Робот не тільки збирає, а й визначає стиглість

Як же працює робот-збирач помідорів? Він рухається направляючою рейкою, яка встановлена в міжрядді. Робот обладнаний камерою, яка має функцію розпізнавання зображень. За допомогою цієї камери робот визначає, які плоди готові до збирання, а які ще ні. Ця камера також допомагає роботу зорієнтуватися, як краще під’їхати до достиглого помідора і простягнути до нього свою «кінцівку». Вибраний томат робот пропускає в кільце і тягне. Стискуючи помідор, така «кінцівка» немов збирає його рукою, після чого плід падає в спеціальну «кишеню».

Робот зриває один помідор кожні 6 секунд. Люди-збирачі тратять на кожен помідор по 2–3 секунди, але працюють у теплиці лише 3–4 години. Натомість робот працює по 10 годин і більше, працює вночі, тож ферму швидкість збирання роботом влаштовує.

Однією з проблем для розробників робота-збирача було навчити його визначати ступінь стиглості помідорів. Для цього конструктори зосередилися на визначенні роботом кольору й відтінку помідора. Робота навчили записувати зображення плоду і порівнювати його з еталонним зображенням стиглого помідора, яке вводять працівники ферми. Як пояснив Масатака Накамура, люди визначають ступінь стиглості помідора кожен по-різному, однак роботи вільні від подібної суб’єктивності і збирають помідори з однаковим ступенем стиглості. За словами М. Накамури, досліди показали, що з відбором стиглих помідорів роботи не мають жодних проблем, і результати цих дослідів задовольнили ферму.

Якщо ж фермер хоче збирати менш дозрілі помідори (наприклад, з розрахунком на те, що вони транспортуватимуться на велику відстань і дозаряться в дорозі – ред.), то достатньо внести зміни в налаштування робота і він збиратиме також помідори, зеленіші за ті, що збирав перед цим.

Робот може визначати відтінок помідора і вночі, використовуючи спалах.

Суспільство, де люди й роботи допомагають одне одному

Робот, який збирає помідори, створений компанією Panasonic. Розробник робота Райо Тошіма регулярно навідується на ферму, щоб перевірити роботу пристрою і вдосконалити її та обговорити її з персоналом ферми.

«Ми починали, імітуючи роботу, яку виконують люди в теплиці. Однак, застосувавши замість ножів кільця, ми створили новий спосіб збирання томатів — не торкаючись безпосередньо самих плодів, на відміну від збирачів», — говорить конструктор робота.

Дуже допомогло в створенні робота наділення того штучним інтелектом. «Спочатку робот не міг роздивитися помідор, якщо останній частково закривало листя або стебло. Вивчивши фотографії, на яких були зображені тільки частини плоду, робот навчився розпізнавати помідори навіть за перешкодами», — розповідає Райо Тошіма. В майбутньому, коли робот навчиться краще розпізнавати листя й гілки, він краще здійснюватиме вибірку помідорів.

Загалом компанія Panasonic зараз розробляє роботів для найрізноманітніших сфер, серед яких і охорона здоров’я, і робота по дому, і соціальна інфраструктура. Головне кредо компанії в цій сфері — «людиноцентричність роботів», тобто тсворення таких роботів, які б допомагали людям і з якими людям було б безпечно працювати.

Безпека полягає в тому, щоб запобігти зіткненню роботів з людьми або завданню роботом травми людині.  «Не обмежуючись сільським господарством, ми прагнемо створювати роботів, які допомагали б людям бути щасливими. Ми сподіваємося, що технології, втілені в роботі для збирання помідорів, зможуть бути використані при створенні роботів для широкого спектру інших галузей», — говорить розробник робота. При цьому дуже великий вклад в ефективну роботу робота зробив штучний інтелект.

Переклав Богдан Малиновський, b.malinovskiy@univest-media.com

За матеріалами сайту компанії Panasonic