Утко-робот мутит воду на рисовых полях



    Инженер компании Nissan сделал робота, который перемешивает слои воды на рисовых плантациях, снижая ее прозрачность, чтобы растущие там сорняки получали меньше солнечного света.

    Проблема


    Обширные площади полей с зерновыми культурами нужно все время защищать от сорняков и вредителей, а также создавать непригодные условия для роста здовредов, стараясь минимально влиять на сам урожай.

    Что делают в стандартном случае, если уже есть засеянное поле — просто обрабатывают его участки гербицидами.

    Но если у нас рисовое поле, которое залито слоем воды, то для борьбы с сорняками можно попытаться понизить прозрачность воды на разных участках поля, чтобы до дна доходило меньше света, таким образом можно уменьшить скорость роста сорняков.





    Для этих целей даже используют специальные красители, но их концентрацию и распыление нужно все время отслеживать, измерять и варьировать, согласно погодным условиям.

    А когда таких площадей с урожаем много, и они небольшие по размеру, то такое решение с распылением химикатов и красителями очень трудно реализовать полностью на всей территории посева.





    Инженерное решение


    Нужно было найти более простой и легкий способ решения задачи по борьбе с сорняками при небольшом уровне воды на поле.

    Тем более, когда нужно следить за состоянием более сотни небольших полей с ростками риса. А под рукой есть только солнышко, беспроводные коммуникации и один домик для обслуживающего персонала.

    И вот один японский инженер Тацуя Накамура решил эту задачу очень элегантно!



    После всходов рисовые поля заливают и не сильно большой слой воды оставляют во время кущения — примерно 5 см. Затем понемногу слой воды увеличивают до 15 см, и на этом уровне вода находится до восковой спелости растений.

    Оказывается, в Азии фермеры на протяжении веков использовали уток для борьбы с сорняками на рисовых полях. Также водоплавающие птицы поедали насекомых, а их помет служил естественным удобрением. Сейчас эта практика уже мало распространена.

    А что, если использовать механический способ (с помощью небольшого водоплавающего робота) для смешивания слоев воды в поле, то есть, просто ее перемешивать, как гуси лапками, например, но более щадяще для нежных ростков самого урожая.

    Ведь для реализации такого устройства не нужно изобретать что-то сложное – все есть под рукой.

    Вот так и возникла идея о доработки концепции робота-пылесоса в утко-робота по имени Айгамо (The Aigamo), который поможет бороться с сорняками.

    Внешний вид утко-робота в поле:



    Причем корпус утко-робота сделан так, чтобы не наносить повреждеия рисовым росткам:







    Характеристики утко-робота:

    • пластиковый корпус с защитой от попадания воды, цвет белый для идентификации издалека;
    • вес 1500 грамм с АКБ;
    • размер: квадрат 60х60 см (как плитка фальшпола стандартного);
    • встроенная система управления с GPS-приемником, Wi-Fi;
    • бортовая видеокамера (в одном из глаз на корпусе);
    • два 12-вольтовых сервопривода с редукторными двигателями;
    • в качестве винтов для управления движением робота по воде используются два шнека, с помощью которых происходит также и перемешивание слоев воды (кроме того, такие движения утко-робота еще и насыщают воду кислородом);
    • отдельная зарядная станция (используются солнечные панели).

    Компоненты утко-робота:


















    Зарядное устройство и его сборка:









    На данный момент проходят испытания нескольких опытных образцов утко-робота на рисовых полях в префектуре Ямагата.



















    Если они еще туда летающих дронов в эту систему подключат для переноски утко-роботов в соседние поля и обслуживания, минимизируя работу оператора (застрял утко-робот на мели — не нужно идти человеку туда, например), то будет очень интересно, полезно и вкусно.

    Поддержать автора
    Поделиться публикацией

    Комментарии 40

      +4

      А почему, все-таки, отказались от живых уток?

        0
        Их обслуживание, видимо, дороже, чем роботов. Загон для них, с утра выгони, вечером загони, следи за ними и кормить надо. Не думаю, что им только жучков да сорняков хватает.
          +2
          Они были слишком вкусные
            0
            Скорее всего потому что сожрут продукт… Они очень прожорливые…
              +1
              Потому что утка ест что хочет, не ест что не хочет, плывёт куда хочет, не плывёт куда не хочет, а робота зарядили, сказали вот тут воду мутить — он и мутит.
              +8
              Без оценки насколько снижается рост сорняков при аком методе непонятно
                +4
                Судя по фотографиям ростки он таки притапливает. На некоторых прям отчётливо видно проплешины. Конечно высока вероятность что со временем ростки выправляются… Но в статье об этом ни слова.
                  +2
                  Эффект непонятен. Ждём результатов пилота.
                    +1
                    Интересно, почему шнеки не левый\правый, а однонаправленные? На шнекоходах, ЕМНИП, они должны быть разнонаправленными.
                      0

                      Да и переползать между полями уткобот смог бы сам.

                      +7
                      Эти японцы такие скучные… Ну почему они не сделали робота в виде желтой резиновой уточки?
                        +2

                        Тучка с глазками из Супер Марио тоже ничего смотрится.

                        0
                        А вот мне интересно. Японцы производят очень много электронной продукции (электроника), механической (автомобили например). Согласен что в их продукции также немаловажную долю составляет программное обеспечение. Почему до сих пор нет какого-нибудь очень известного программного продукта с мировым именем, разработанным японцами? Те же операционные системы например или среды программирования для программного обеспечения или микроконтроллеров? Они умело проектируют микроконтроллеры (для использования в своих устройствах), производят их (а также компоненты для их производства, даже продают в Корею), но почему с их стороны нет широко доступных и используемых для разработки устройств контроллеров (таких как например Atmel, STM и т.д.)? К слову, те же мини-АТС Panasonic в своей основе используют Xilinx.
                          +1
                          Мировое разделение труда + мировое разделение программистов (где учились, там и получились).
                            +2

                            Копирастия, сэр. То, что произведено внутри корпорации, скорее останется ее достоянием. Хотя бывают исключения. Вон Sony похоже захотела поддержать проект NuttX, да так, что выкатила свой процессор и поддерживает операционку для него.


                            широко доступных и используемых для разработки устройств контроллеров

                            NEC/Renesas же.

                              +1

                              Руби не считается? Плейстейшен?

                                +3
                                Те же операционные системы например
                                ITRON используется на миллиардах устройств.

                                но почему с их стороны нет широко доступных и используемых для разработки устройств контроллеров (таких как например Atmel, STM и т.д.)?
                                Потому что они не умеют в «тяп-ляп и в продакшн». Серьёзно. Выигрывает на рынке софта не самый качественный софт, а тот, который певым оказался чуть выше уровня «п$#$ц, этим пользоваться совершенно невозможно» и добирается до уровня «увидел бы урода, который это написал — побил бы».

                                Японцы к этому совершенно неспособны. Они пишут отличный софт… устраревающий за много лет до того, как он будет выпущен. И снабжают его документацией исключительно на японском. К тому моменту пока о нём оказывается что-то за пределами Японии… место ему остаётся только в музее комрьютерной истории…

                                Ну и пресловутая сегментация рынка. Японцы очень любят «сегментировать рынок» (вспомните Минидиск от SONY, UDO от SONY, HiFD от SONY, UMD от SONY… и это всё — только диски! и это всё — примерно лет за 10!), что обычно кончается тем, что рано или поздно все переходят на альтернативу, которая не заставляет пользователя решать — в какой из 100500 «сегментов» рынка он играет.
                                  0
                                  Потому что они не умеют в «тяп-ляп и в продакшн»

                                  Вот пруф, что Toyota умеет «тяп-ляп и в продакшн» для программировании (в частности — для Camry).


                                  выдержка из статьи

                                  Ну а теперь держимся крепко за что можем держаться – в firmware, решающем эту задачу, надстроенным над операционной системой реального времени, экспертиза выявила… одиннадцать тысяч глобальных переменных. Код реализации firmware назван хорошо знакомым всем программистам словом «spaghetti». Анализ цикломатической сложности программы выдал 67 не пригодных для тестирования функций, а ключевая функция определения угла дроссельной заслонки в ходе этого анализа показала какую-то удивительную оценку, при которой не только тестирование, но и вообще какое-либо сопровождение программы невозможно. Соблюдение отраслевого стандарта кодирования (для автомобильной промышленности такой есть, даже целое семейство, совокупно называемое MISRA) характеризуется выявленным числом его нарушений – их набралось 80 тысяч (в Toyota принят свой внутренний стандарт, который заимствует из MISRA всего 11 правил, при минимально требованных во время написания кода 93-х). По ходу дела было выявлено, что в такой сложной системе полностью отсутствует учёт сбоев и ошибок. При всём этом великолепии все связанные с безопасностью функции контроллера в его «прошивке» оказались реализованными одним единственным процессом. Тема отдельного разговора – watchdog. В «настольном» программировании это нечастое явление, в мире встраиваемых систем – необходимая функция. Watchdog или сторожевой таймер – обычно внешнее по отношению к вычислителю устройство (хоть бы и реализованное на одном с вычислителем кристалле). Принцип его работы предельно прост – если какой-то процесс вовремя не сбросил ранее выставленный на какое-то время страбатывания сторожевой таймер, последний вызовет аппаратное прерывание, оповещающее вычислитель, что с процессом что-то явно не так, или вообще инициирующее быстрый системный сброс. Использование watchdog в «прошивке» вызвало большие сомнения у экспертов – подконтрольным сторожевому таймеру в этой системе оказался по сути только процесс, обслуживающий редкие прерывания системного таймера, что означает – любой сбой в обработчике прочих прерываний мог приводить к исполнению неизвестно чего примерно… полторы секунды до сброса вычислителя от сторожевого таймера. И эксперты не взялись утверждать, что эти полторы секунды до сброса гарантированы, они не исключили возможности, что сброс вообще не наступит. Напоследок не менее прекрасное – коды возврата большинства вызовов RTOS, которые предназначены для сообщений об ошибках, в «прошивке» вообще игнорируются.

                                  +1

                                  Есть, но весьма мало. Как уже назвали, Ruby, ITRON.


                                  Моя гипотеза в том, что айти в Японии всё ещё отстаёт лет на 25-30, плюс проблемы у большинства с английским, на котором вся документация. Поэтому рынок труда в айти в свою очередь весьма закрыт и ограничен (ибо все, кто знает английский, поразбежались по более высокооплачиваемым/инженерно-культурным компаниям, а кто не знает, может сидеть на обычной офисной зарплате — куда он денется-то).


                                  Из контроллеров, сколько в работе сталкивался, сплошной SH4. И тысячи местных упоротых программаторов, сейчас на столе рядом например XrossFinder Evo — так у него мало того что иерархия папок глубже двух уровней не поддерживается, так ещё и прошивки к нему упакованы в SFX exe файл — то есть, можно этот exe залить просто на карту памяти и шить "в полях", а можно запустить на компе и использовать для прошивки по USB/Ethernet.


                                  Но вот качество кода здесь… сам на VB6 восемь лет назад и то адекватнее писал. Лапша из велосипедных костылей.

                                    +1
                                    Моя гипотеза в том, что айти в Японии всё ещё отстаёт лет на 25-30
                                    Не весь IT. Софт. Железо-то они неплохое делают. Во всех качественных камерофонах сенсоры SONY.

                                    И вот тут пишут что как раз 25-30 лет назад в US всерьёз были обеспокоены тем, что Япония вот-вот их крохотные фирмочки, разрабатывающие софт, «живыми закопает» — мелкие фирмочки из «силиконовой долины» просто не смогут конкурировать с «индустриальными гигантами» из Японии.

                                    А оказалось, что для софта — важнее всего скорость вывода первой ну хоть сколько-нибудь работающей версии на рынок. Вот когда «выстрелило» — тогда можно подключать большие коллективы, исправлять косяки и прочее. А вот первая версия — это либо стартап, либо «стартап внутри большой компании». Android, Chrome, Clang и прочее — это всё примеры огромных проектов (по меркам IT-индустрии), но, при этом, они всё равно были созданы в одном месте командой в менее, чем 100 человек.

                                    А японская индустрия устроена строго противоположным образом: «индустриальные гиганты» поручают задачи подрядчикам, те — субподрядчикам, те — всё аккуратно согласовывают… ну и, типа, лет через 5-10, у них готов отличный прототип… когда уже и релиз никому не нужен.

                                    Но вот качество кода здесь… сам на VB6 восемь лет назад и то адекватнее писал. Лапша из велосипедных костылей.
                                    Тем не менее эта лапша проверена и стабилизирована. Объективные измерения показывают, что процент ошибок у японского софта — один из самых маленьких в мире. Вот только… как бы оно всё устаревшее до безумия ещё до своего выпуска.
                                  –2
                                  Содрали с Фёдора.
                                    0
                                    Много много небольших шаров из черного пластика справятся намного лучше чем странный робот. Роботом их можно собрать после того как соберут урожай.
                                      0
                                      Тогда почва не будет прогреватся и рис погибнет. Скорее нужно использовать пленку по типу мульчирования клубники. Но насколько это будет эффективно и безопасно — вопрос открытый.
                                        0
                                        Почему не будет? Все зависит из какого материала сделать шарики, если он будет нормально проводить тепло, то будет не хуже чем пленки для мульчирования…
                                          0
                                          В смысле? Пленка будет лежать на поверхности почвы и передавать тепло в непосредственном контакте. А как будут передавать тепло к почве шарики?
                                            0
                                            Зачем передавать тепло почве, если можно передавать тепло воде? Потом, как вы собрались прижимать свою пленку ко дну и как она там будет передавать тепло под слоем воды?
                                      +1
                                      дожили, просты утки уже не выгодны — срочно заменить роботами!
                                      киберпанк, который мы заслужили
                                        +3
                                        Веревки вдоль каждого ряда с паралоновыми цилиндриками — и дергать когда нужно.
                                          +1

                                          Если оно ходит как утка и крякает как утка, то вероятно это утка.

                                            +2
                                            >Если они еще туда летающих дронов в эту систему подключат для переноски утко-роботов в соседние поля и обслуживания, минимизируя работу оператора (застрял утко-робот на мели — не нужно идти человеку туда, например), то будет очень интересно, полезно и вкусно.

                                            image
                                              0
                                              Не понятно, почему не поставили солнечную панель прямо на него, при таком-то огромном размере корпуса.
                                                0
                                                Потому что на корпусе размеры сильно ограничены, а на «гнезде», можно масштабировать/модифицировать (хоть ветряк воткни). Кроме того все равно место для «отдыха» на ночь нужно, так же, как мне помнится, от панели токи там другие и не постоянные/не равномерные, постоянный разряд с зарядом от панелей — сочетается плохо и может привести к нежелательным последствиям. А пытаться и тут выравнивать — еще больше мест для отказа)
                                                +5
                                                Уткоробот на самом выглядит так:
                                                image
                                                  +1
                                                  А то, что нам показали, белиберда-белибердень!
                                                  0
                                                  Не проще ли подобрать какие-то совместимые с рисом водоросли? Чтоб росли только по поверхности воды и закрывали полностью от света дно?
                                                  А если важно насыщение воды кислородом, то сделать как в аквариуме подачу — проложить трубочки по грядкам (капельный/пузырьковый полив наоборот). Они заодно будут поднимать муть — т.е. больше вообще ничего не нужно.
                                                    0
                                                    Водоросли, скорее всего, будут конкурировать по питательным веществам с рисом…
                                                      0
                                                      Для этого есть очень подходящее растение — ряска вольфия. Она и сама вполне съедобна и питательна, вьетнамцы точно ее едят.
                                                        0
                                                        Многие тропические рясковые считаются опасными сорняками рисовых полей.
                                                        Рясковые
                                                      0
                                                      Непонятно, насколько это эффективно. Как в плане результативности работы, так и в обслуживании. Какую площадь покрывает такая утка. На фото рисовые террасы — как утка будет перемещаться между ними? Как часто на шнек будет наматываться трава или забиваться листья/палки? Как часто «утка» будет застревать? Или теряться? Я понимаю, что есть GPS, но утка не дрон. Ей нужно не просто знать где она находится, но и понимать по какому пути она может пройти.

                                                      Я не думаю что эта разработка станет реальным решением. Лучше бы эти усилия на живых уток потратили. Природа все уже давно придумала. И перемешивает, и удобряет, и жучков съест.
                                                        0
                                                        Природа все уже давно придумала. И перемешивает, и удобряет, и жучков съест.

                                                        И рис тоже съест. В этом собственно и проблема. Если уточек до тошноты не закармливать перед выпуском на поля, они вообще ничем не погнушаются, скушают всё.

                                                      Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                                                      Самое читаемое