الروبوت الآلي هو روبوت يتم استخدامه في الأغراض الزراعية. المجال الرئيسي لتطبيق الروبوتات في الزراعة اليوم هو في مرحلة الحصاد. وتشمل التطبيقات الناشئة للروبوتات أو الطائرات بدون طيار في الزراعة مكافحة الحشائش ، وبذر السحاب ، وزراعة البذور ، والحصاد ، والرصد البيئي وتحليل التربة.

جنرال لواء
تم تصميم الروبوتات قطف الفواكه ، والجرار / الرشاشات بدون سائق ، والروبوتات القص الأغنام ليحل محل العمل البشري. في معظم الحالات ، يجب أخذ الكثير من العوامل في الاعتبار (على سبيل المثال ، حجم ولون الثمرة التي سيتم انتقاؤها) قبل بدء المهمة. يمكن استخدام الروبوتات لمهام البستنة الأخرى مثل التقليم ، إزالة الأعشاب الضارة ، الرش والمراقبة. كما يمكن استخدام الروبوتات في تطبيقات الثروة الحيوانية (الروبوتات الحيوانية) مثل الحلب التلقائي والغسيل والإخصاء. مثل هذه الروبوتات لديها العديد من الفوائد للصناعة الزراعية ، بما في ذلك جودة أعلى للمنتجات الطازجة ، وانخفاض تكاليف الإنتاج ، وانخفاض الحاجة إلى العمل اليدوي. كما يمكن استخدامها لأتمتة المهام اليدوية ، مثل الحشائش أو الرش السرخس ، حيث يكون استخدام الجرارات والمركبات المأهولة الأخرى خطيرًا للغاية بالنسبة للمشغلين.

تصاميم
يتكون التصميم الميكانيكي من مُنذِر نهائي ومنضِّع وقابض. يجب مراعاة عدة عوامل في تصميم المناول ، بما في ذلك المهمة والكفاءة الاقتصادية والحركات المطلوبة. يؤثر المستجيب النهائي على القيمة السوقية للفاكهة ويستند تصميم القابض على المحصول الذي يتم حصاده.

المستجيبين النهائيين
إن المستجيب النهائي في الإنسان الآلي الزراعي هو الجهاز الموجود في نهاية الذراع الآلية ، المستخدم في عمليات زراعية مختلفة. تم تطوير عدة أنواع مختلفة من المستجيبات النهائية. في العملية الزراعية التي تشمل العنب في اليابان ، يتم استخدام المستجيبات النهائية للحصاد ، رقيق التوت ، الرش ، والتعبئة. تم تصميم كل منها وفقًا لطبيعة المهمة وشكل وحجم الثمرة المستهدفة. على سبيل المثال ، تم تصميم المستجيبات النهائية المستخدمة في الحصاد لفهم وقطع العنب.

ترقق بيري هو عملية أخرى يتم تنفيذها على العنب ، ويتم استخدامها لتعزيز القيمة السوقية للعنب ، وزيادة حجم العنب ، وتسهيل عملية التجميع. للتخفيف من التوت ، يتكون مهاجم نهائي من الجزء العلوي ، الأوسط ، والسفلي. يحتوي الجزء العلوي على لوحين ومطاط يمكن فتحه وإغلاقه. تمزج الصفحتان العنب لقطع أغصان الراشي واستخراج حفنة من العنب. يحتوي الجزء الأوسط على صفيحة من الإبر ، وربيع انضغاطي ، ولوحة أخرى ذات ثقوب تنتشر عبر سطحها. عندما تضغط الصفحتان ، تقوم الإبر بضرب الثقوب عبر العنب. بعد ذلك ، يحتوي الجزء السفلي على جهاز قطع يمكن أن يقطع مجموعة لتوحيد طوله.

بالنسبة للرش ، فإن المستجيب النهائي يتكون من فوهة رذاذ موصولة إلى مناور. من الناحية العملية ، يريد المنتجون التأكد من توزيع السائل الكيميائي بشكل متساوٍ عبر المجموعة. وبالتالي ، فإن التصميم يسمح بتوزيع متساوي للمادة الكيميائية عن طريق جعل الفوهة تتحرك بسرعة ثابتة مع الحفاظ على المسافة من الهدف.

الخطوة الأخيرة في إنتاج العنب هي عملية التعبئة. تم تصميم مفاعل نهاية التعبئة مع آلة تعبئة الأكياس وإصبعين ميكانيكيين. في عملية التعبئة ، تتكون مغذية الكيس من الشقوق التي تزود الأكياس باستمرار بأصابع في حركة صعودا وهبوطا. في حين يتم تغذية الحقيبة للأصابع ، فإن نوابض الأوراق التي تقع في الطرف العلوي من الحقيبة تمسك الكيس. يتم إنتاج أكياس لاحتواء العنب في باقات. بمجرد اكتمال عملية التعبئة ، تفتح الأصابع وتحرر الحقيبة. يغلق هذا الينابيع الورقية ، التي تغلق الكيس ويمنعها من الفتح مرة أخرى.

المشبك
الملقط هو جهاز ممسك يستخدم لحصاد المحاصيل المستهدفة. يعتمد تصميم المشبك على البساطة والتكلفة المنخفضة والكفاءة. وهكذا ، فإن التصميم يتكون عادة من إصبعين ميكانيكيين قادران على الحركات المتزامنة عند القيام بمهمتهما. تعتمد الميزات الفنية على المهمة المعينة. على سبيل المثال ، عندما يكون الإجراء هو قطع أجزاء النبات للحصاد ، فإن جهاز الإمساك مجهز بشفرة قطع.

ذراع مناور
ذراع التلاعب هو جهاز ميكانيكي يسمح للقبضة والمستجيب بالتنقل في بيئتهما. وتتكون من قضبان متوازية ذات أربعة أشرطة تحافظ على موضع وقبضة الإمساك. يمكن أيضًا استخدام المشغل واحد أو اثنين أو ثلاثة من المحركات تعمل بالهواء المضغوط. إطارات المحركات هي محركات تنتج حركة خطية أو دوارة تحول الهواء المضغوط إلى طاقة. يعتبر المحرك الهوائي هو الأكثر فعالية للروبوتات الزراعية بسبب نسبة الطاقة العالية إلى الوزن. بالنسبة إلى ذراع المناول ، فإن التصميم الأكثر كفاءة من حيث التكلفة هو تكوين المحرك المفرد ، على الرغم من أن هذا الخيار هو الأقل مرونة.

القابض
القابض هو جهاز ممسك يستخدم لحصاد المحاصيل المستهدفة. يعتمد تصميم القابض على البساطة والتكلفة المنخفضة والفعالية. وهكذا ، فإن التصميم يتكون عادة من إصبعين ميكانيكيين قادران على التحرك في التزامن عند أداء مهمتهما. تعتمد تفاصيل التصميم على المهمة التي يتم تنفيذها. على سبيل المثال ، في الإجراء الذي يتطلب قطع النباتات للحصاد ، تم تجهيز القابض بشفرة حادة.

مناور
يسمح المنول للمتحرك ومنفذ النهاية بالتنقل عبر بيئتهما. يتألف المنول من وصلات متوازية من أربع بار تحافظ على موقع القابض وارتفاعه. يمكن أيضًا استخدام المشغل واحد أو اثنين أو ثلاثة من المحركات تعمل بالهواء المضغوط. المحركات الهوائية هي المحركات التي تنتج الحركة الخطية والدوارة عن طريق تحويل الهواء المضغوط إلى طاقة. يعتبر المحرك الهوائي هو المحرك الأكثر فعالية للروبوتات الزراعية بسبب نسبة وزنه العالية. التصميم الأكثر فعالية من حيث التكلفة لجهاز المناولة هو تكوين المحرك المفرد ، ولكن هذا هو الخيار الأقل مرونة.

تطوير
يمكن تأريخ أول تطور لعلم الروبوتات في الزراعة في وقت مبكر من عشرينيات القرن العشرين ، مع بدء البحث لدمج التوجيه التلقائي للسيارة في الزراعة. أدى هذا البحث إلى التقدم بين 1950s و 60s من المركبات الزراعية ذاتية الحكم. ومع ذلك ، لم يكن المفهوم مثاليًا ، حيث لا تزال السيارات بحاجة إلى نظام كبل لتوجيه مسارها. استمر تطوير الروبوتات في الزراعة مع تطور التكنولوجيات في القطاعات الأخرى أيضًا. لم يكن ذلك ممكناً حتى الثمانينيات ، بعد تطوير الكمبيوتر ، أصبح توجيه رؤية الماكينة ممكنًا.

Related Post

وشملت التطورات الأخرى على مر السنين حصاد البرتقال باستخدام الروبوت في كل من فرنسا والولايات المتحدة.

في حين أن الروبوتات قد أدمجت في البيئات الصناعية الداخلية لعقود ، تعتبر الروبوتات في الهواء الطلق لاستخدام الزراعة أكثر تعقيدا وصعوبة في التطور. ويرجع ذلك إلى المخاوف المتعلقة بالسلامة ، وكذلك بسبب تعقيد اختيار المحاصيل التي تخضع لعوامل بيئية مختلفة وعدم القدرة على التنبؤ.

الطلب في السوق
هناك مخاوف بشأن حجم العمالة التي يحتاجها القطاع الزراعي. مع تقدم العمر في السكان ، لا تستطيع اليابان تلبية متطلبات سوق العمل الزراعي. وبالمثل ، تعتمد الولايات المتحدة حاليًا على عدد كبير من العمال المهاجرين ، ولكن بين الانخفاض في عمال المزارع الموسمية وزيادة الجهود المبذولة لوقف الهجرة من قبل الحكومة ، فهم أيضًا غير قادرين على تلبية الطلب. غالباً ما تجبر الشركات على ترك المحاصيل تتعفن بسبب عدم القدرة على انتقاءها جميعاً بنهاية الموسم. بالإضافة إلى ذلك ، هناك مخاوف من تزايد عدد السكان التي ستحتاج إلى إطعامها خلال السنوات القادمة. وبسبب هذا ، هناك رغبة كبيرة في تحسين الآلات الزراعية لجعلها أكثر فعالية من حيث التكلفة وقابلة للاستمرار للاستخدام المستمر.

التطبيقات والاتجاهات الحالية
يستمر الكثير من الأبحاث الحالية في العمل نحو المركبات الزراعية المستقلة. ويستند هذا البحث على التقدم المحرز في أنظمة مساعدة السائق والسيارات ذاتية القيادة.

في حين أن الروبوتات قد أدمجت بالفعل في العديد من مجالات العمل الزراعي ، فإنها لا تزال مفقودة إلى حد كبير في محاصيل المحاصيل المختلفة. وقد بدأ هذا يتغير مع بدء الشركات لتطوير الروبوتات التي تكمل المزيد من المهام المحددة في المزرعة. أكبر مصدر قلق حول حصاد الروبوتات يأتي من حصاد المحاصيل الناعمة مثل الفراولة التي يمكن أن تتلف بسهولة أو تضيع بشكل كامل. على الرغم من هذه المخاوف ، يتم إحراز تقدم في هذا المجال. ووفقًا لـ Gary Wishnatzki ، المؤسس المشارك لشركة Harvest Croo Robotics ، فإن أحد قارعي الفراولة الذي يجري اختباره حاليًا في فلوريدا يمكنه “اختيار حقل مساحته 25 فدانًا في ثلاثة أيام فقط واستبدال طاقم مكون من حوالي 30 عاملًا زراعيًا”. يتم إحراز تقدم مماثل في حصاد التفاح والعنب وغيرها من المحاصيل.

هدف آخر وضعته الشركات الزراعية ينطوي على جمع البيانات. هناك مخاوف متزايدة بشأن تزايد عدد السكان وانخفاض العمالة المتاحة لإطعامهم. يتم تطوير جمع البيانات كوسيلة لزيادة الإنتاجية في المزارع. تقوم AgriData حاليًا بتطوير تقنية جديدة للقيام بهذا الأمر وتساعد المزارعين على تحديد أفضل وقت لحصاد محاصيلهم عن طريق مسح أشجار الفاكهة.

تطبيقات
لدى الروبوتات العديد من مجالات التطبيق في الزراعة. بعض الأمثلة والنماذج الأولية من الروبوتات تشمل ميرلين الروبوت الحالب ، Rosphere ، أتمتة الحصاد ، وحاصدة البرتقال ، بوت بوت ، و weeder. إحدى حالات استخدام الروبوتات على نطاق واسع في الزراعة هي بوت اللبن. وهو منتشر على نطاق واسع بين مزارع الألبان البريطانية بسبب كفاءته وعدم رغبته في الانتقال. وفقا لديفيد جاردنر (الرئيس التنفيذي للجمعية الملكية الزراعية في إنجلترا) ، يمكن للإنسان الآلي أن يكمل مهمة معقدة إذا سمح للتكرار والروبوت بالجلوس في مكان واحد. وعلاوة على ذلك ، فإن الروبوتات التي تعمل في المهام المتكررة (مثل الحلب) تفي بدورها إلى معيار ثابت ومتميز.

حالة استخدام الروبوتات الزراعية على نطاق واسع هي استخدام الروبوتات الحلوب. هذه هي شائعة جدا في مزارع الألبان في المملكة المتحدة بسبب فعاليتها وغياب متطلبات السفر. ووفقًا لما قاله ديفيد جاردنر (المدير الإداري للجمعية الملكية الزراعية في إنجلترا) ، فإن الروبوت يمكن أن ينجز مهمة معقدة إذا كانت متكررة ويمكن للروبوت أن يظل بلا حراك. بالإضافة إلى ذلك ، فإن الروبوتات التي تعمل في مهام متكررة (مثل الحلب) تفي بدورها مع تكيف كبير ومواءمة محددة المهام.

مجال آخر من مجالات التطبيق هو البستنة. تطبيق البستنة هو RV 100 ، التي طورتها شركة Harvest Automation Inc. تم تصميم هذا الروبوت لنقل النباتات المحفوظ بوعاء في عملية البستنة في الصوبات أو في الهواء الطلق. وتشمل وظائف RV 100 في مناولة وتنظيم النباتات المحفوظ بوعاء أيضا إمكانات التباعد والتجميع والدمج. وتشمل مزايا استخدام RV 100 لهذه المهمة دقة وضع الأواني ، واستقلالية التشغيل في الخارج والداخل ، وتخفيض تكاليف الإنتاج.

مجال آخر للتطبيق هو البستنة. تطبيق واحد البستانية هو تطوير RV100 من قبل شركة Harvest Automation Inc. تم تصميم RV 100 لنقل النباتات بوعاء في بيئة الدفيئة أو في الهواء الطلق. تتضمن وظائف RV100 في مناولة وتنظيم النباتات المحفوظات في وعاء قدرات التباعد ، وجمع ، ودمج. تتضمن فوائد استخدام RV100 لهذه المهمة دقة عالية في التعيين ، ووظيفة خارجية وداخلية مستقلة ، وتكاليف إنتاج منخفضة.

أمثلة
Vinobot و Vinoculer
LSB’s AgBot
شركة Harvest Automation هي شركة أسسها موظفون سابقون في iRobot لتطوير روبوتات للصوبات الزراعية
قطف الفراولة الروبوت من الحصاد الآلي و Agrobot.
Casmobot الجيل القادم منحدر جزازة
حدث Fieldrobot هو مسابقة في الروبوتات الزراعية المتنقلة
HortiBot – روبوت تمريض النبات ،
الخس بوت – القضاء على الأعشاب العضوية وخسارة الخس
زرع الروبوت روبوت وضعت من قبل المركز الوطني للبحوث الزراعية اليابانية
روبوت إبادة الحشائش الذاتي IBEX للتضاريس الوعرة ، قيد التطوير
FarmBot ، مفتوحة المصدر CNC الزراعة
وتهدف شركة VAE ، التي تقوم بتطويرها شركة ناشئة للتكنولوجيا الزراعية ، إلى أن تصبح منصة عالمية للتطبيقات الزراعية المتعددة ، من الرش الدقيق إلى مناولة الماشية.
ACFR RIPPA: لرش البقع
ACFR SwagBot؛ لمراقبة الثروة الحيوانية
ACFR Digital Farmhand: للرش وإزالة الأعشاب الضارة والبذر

Share