Yanmar, 'SMASH' 시스템 개발을 위한 농업용 로봇 프로젝트 주도

미래의 농업은 수확량을 극대화하고 질병을 최소화하도록 설계된 첨단 기술을 사용하여 자동화된 "농로봇"이 토지를 모니터링, 처리 및 경작하는 과학적으로 정밀한 농업 기술의 사용이 증가하는 것을 보게 될 것입니다.

자동화 및 농업 기계화에 대한 광범위한 경험을 바탕으로 농업 기술 전문업체인 Yanmar는 이제 고급 현장 로봇 연구의 길을 제시하고 있습니다.

변화하는 시대에 변화가 필요한 시점입니까?

농업보다 더 중요한 경제 부문을 생각하기는 어렵습니다. 이것은 모든 측면에서 도전에 직면하고 있음에도 불구하고 전 세계 모든 사람의 삶에 직접적인 영향을 미치는 산업입니다.

기온과 강수량의 변화는 작물 수확량에 영향을 미칩니다. 농부와 농업 노동자는 극단적인 날씨의 영향에 직접적으로 노출되어 있으며 수백만 명의 식품 관련 직업이 이미 변화하는 기후의 영향을 느끼고 있습니다.

또한, 오늘날 소비자들은 식품 생산에 사용되는 화학 물질의 문제를 점점 더 인식하고 있으며 더욱 맛있고 품질이 우수한 농산물의 지속 가능한 생산을 요구하고 있습니다.

이러한 문제를 처리하고 환경적 압력을 충족하는 가장 좋은 방법을 찾는 것은 많은 정부가 자동화 전문가 및 기술 전문가에게 의존하여 농부의 몫을 개선하고 소비자 요구를 충족하며 업계가 직면한 무수한 문제를 해결하도록 하고 있습니다.

이탈리아에서 SMASH와 함께하는 스마트 농업 연구

농업 분야의 자동화 및 기술 증가는 물론 그 자체로 새로운 것은 아닙니다. 사실, 산업 혁명 이후로 계속 일어나고 있습니다.

그러나 새로운 점은 식품 질병 통제 및 불안정한 기상 패턴과 관련된 문제를 해결하기 위해 기술이 사용되는 방식입니다.

현재 초점은 사용되는 화학 물질의 양과 유형을 줄이는 데 지속적으로 초점을 맞추면서 환경적으로 지속 가능한 방식으로 원하는 수율을 달성하는 데 있습니다.

그러나 가뭄, 홍수, 새로운 해충 및 질병의 출현은 이제 모든 대륙에서 위협이 되고 있습니다. 유럽조차도 농업 시스템 전반에 걸쳐 도전에 직면해 있습니다.

과학자들에 따르면 기후 변화의 결과로 25년 만에 최악의 2018년 올리브 수확량이 57% 감소한 이탈리아와 같은 국가에서 특히 그렇습니다.

이탈리아 플로렌스 위의 언덕에 자리 잡은 유럽 연구 시설을 갖춘 Yanmar R&D Europe은 농업 산업에 부가가치를 제공하고 아마도 새로운 세대의 근로자를 유치하기 위해 다양한 현장 기반 연구에 집중할 수 있는 좋은 위치에 있습니다. 토지.

여기에는 농업 작물을 모니터링, 분석 및 관리하기 위한 모바일 농업 "생태계"를 개발하기 위해 10개 기술 파트너와 협력하여 수행 중인 2년 400만 유로의 "SMASH" 프로젝트가 포함됩니다.

다음은 SMASH 프로젝트에 관련된 다른 파트너 목록과 역할입니다.

• EDI:로봇 시스템의 모바일 기반 개발을 도운 기계 및 전자 엔지니어링 회사입니다.
• AvMap:모바일 기반 탐색을 위한 기술 및 센서.
• 베이스:데이터 전송, 데이터 처리, 클라우드 데이터 저장.
• Seintech:데이터 분석, 데이터 마이닝 및 기계 학습.
• 플로렌스 대학교, 농업부:엔드 이펙터 개발
• IIT(Italian Institute of Technology):토양을 모니터링하고 분석하는 로봇 시스템(Plantoid)입니다.
• Sant'Anna Bio Robotic Institute:로봇 팔에 설치하여 샘플을 수집하고 항목을 조작하는 매니퓰레이터 개발
• 코페르니코:모니터링 및 매핑을 위한 드론 준비
• DORIAN:머신 비전을 위한 기술 및 알고리즘
• Giuntini Filippo:농학자.

"SMASH"는 "Smart Machine for Agricultural Solutions Hightech"의 약자로, 이 프로젝트는 투스카니 지방 정부에서 공동 자금을 지원했습니다.

이는 최신 정보 통신 기술을 사용하여 작물과 토양을 조사하고, 수집된 정보를 분석하고, 농작물 관리를 지원하기 위해 농민에게 명확하고 실행 가능한 정보를 제공하는 모듈식 로봇 플랫폼의 개발로 구성됩니다.

Yanmar의 많은 역할 중 하나는 모바일 조작(정밀 스프레이 포함)을 위한 다목적 로봇 팔을 위한 제어 시스템, 위치 기술을 위한 센서 통합, 시스템의 모바일 기반 제어를 위한 자율 탐색 및 소프트웨어 개발(다른 파트너와 협력)을 개발하는 것이었습니다. ).

YRE의 모델링 및 제어 엔지니어인 Manuel Pencelli는 농작물을 모니터링 및 제어하고, 분석을 위해 토양 샘플을 채취하고, 정밀 적용을 위해 농약을 정확하게 표적화하는 데 사용할 수 있는 프로토타입 농로봇을 개발하는 데 초기부터 다양한 전문 분야가 필요했습니다. 프로젝트.

Pencelli는 다음과 같이 말합니다. 우리는 차량의 구조를 개발하기 위한 기계적 전문 지식이 필요했고, 서로 '대화'해야 하는 장치가 많기 때문에 많은 '통신' 전문가가 필요했습니다.

"사실 우리의 출발점은 원래 해변을 따라 이동하고 해안선을 청소하기 위해 제작된 궤도 차량이었습니다!"

원래 연구를 위해 예정된 두 가지 다른 유형의 작물을 다루기 위해 작동 중인 SMASH 프로토타입이 두 개 있습니다. 하나는 포도나무용이고 다른 하나는 시금치용입니다.

전자는 이미 피사 지방의 포도원 농장에서 중요한 테스트를 거쳤으며, 이곳에서 Manuel은 이 로봇 생태계가 농부들에게 제공할 수 있는 가능성을 입증하는 데 중요한 역할을 했습니다.

Pencelli는 다음과 같이 말합니다. “SMASH는 단일 기계가 아니라 로봇, 기지국, 드론 및 현장 센서를 포함하는 일련의 다양한 장치로 농부들을 돕는 데 중요한 정보를 함께 제공합니다.

"농부는 SMASH가 수행하기를 원하는 작업을 프로그래밍할 수 있으며, 다른 활동에 참여하는 동안 이 기계는 자율적으로 이동하여 작물을 모니터링하고 질병을 감지 및 치료할 수 있으며 농부 또는 그의 작업자가 작업 시간에 상당한 시간을 절약할 수 있습니다. 농작물을 수동으로 확인하는 들판.”

지도 작성 및 모니터링, 제초 및 공급

SMASH는 이동식 기지, 조작기와 비전 시스템을 갖춘 로봇 팔, 드론 및 보조 지상국으로 구성됩니다. 농부가 직면한 환경 및 사회적 문제를 고려하면서 지리학, 로봇 공학, 데이터 마이닝, 기계 학습 등에 대한 구체적인 통찰력을 제공하고 다양한 정밀 농업 기술에서 작동하도록 설계된 시스템을 상상해 보십시오.

Pencelli에게 SMASH의 가능성은 무한합니다. 그는 다음과 같이 말합니다. “로봇 팔이 수행할 수 있는 모든 기능 외에도 우리는 기계적인 제초를 위해 차량 뒤쪽에 장착할 수 있는 몇 가지 부착물을 가지고 있습니다.>

"이 작업은 모니터링 및 감지와 함께 동시에 수행할 수 있습니다."

Yanmar의 전문 지식은 농업 로봇용 소프트웨어 개발과 다른 모든 구성 요소의 통합 및 설치에 있습니다.

전선, 센서, 카메라, GPS 수신기 및 여러 전기 모터(그 중 8개)가 공간을 놓고 경쟁하는 복잡한 전자 제품 덩어리입니다.

그러나 독립적인 스티어링 시스템과 우수한 견인력이 다양한 지형에서 시연되는 2월 말의 진흙 투성이의 포도원에서도 이 모든 것이 작동합니다.

Pencelli는 다음과 같이 덧붙였습니다. “센서 융합은 이 프로젝트에서 가장 어려운 측면 중 하나였습니다.

“현장 내에는 인프라, 토양, 밭의 모양, 심지어는 농업 로봇 주변을 이동하는 다른 작업자와 같이 다양한 변수가 변경될 수 있는 매우 특수한 환경이 있기 때문입니다.

"따라서 속도, 조향 각도, 장착된 온보드 장치 간의 통신과 같은 차량의 현지화, 견고성 향상 및 물리적 제약 이해가 흥미로웠습니다. 이러한 모든 측면이 모션에 영향을 미칠 수 있습니다. 차량입니다.”

숫자의 강점

YRE는 또한 이 분야의 연구 활동을 더욱 발전시키기 위해 Florence University의 농업부와 협력했습니다.

이 대학은 지속 가능한 작물 관리에 대한 상당한 경험을 보유하고 있으며, 최근 EU에서 지원하는 Rhea 프로젝트를 완료하여 작물 품질, 인간의 건강 및 안전을 개선하고 지상 및 공중 로봇을 사용하여 생산 비용을 절감했습니다. 고급 센서, 향상된 엔드 이펙터 및 향상된 의사 결정 제어 알고리즘을 갖추고 있습니다.

SMASH 프로젝트의 경우, 대학의 Marco Vieri 교수는 최신 기술을 가능하게 하는 것과 함께 연구에 대한 전체적인 접근 방식이 필요하다고 믿었습니다.

그는 다음과 같이 말합니다. “농업은 인간에게 음식, 사료, 섬유소 및 연료를 제공하지만 농촌, 문화 및 역사적 문제도 고려해야 합니다.

“과거에는 연간 농업 운영 달력이 있었지만 오늘날에는 가뭄, 해충, 홍수와 같은 위험을 통제하고 완화할 수 있는 새로운 사고 방식이 필요합니다.

“우리는 제품의 양을 늘리고 향상시킬 뿐만 아니라 부가 가치를 적용하기 위해 증가된 자동화를 모색해야 했습니다.

"Yanmar는 농부들이 진정한 기술 시스템을 통해 건강하고 고부가가치 생산을 실현할 수 있도록 돕는 우리의 비전을 공유하므로 SMASH에서 우리의 역할은 포도밭과 시금치 같은 원예 밭 작물의 두 가지 시나리오를 위한 장비와 이펙터를 개발하는 것이었습니다.

"우리는 농기계와 새로운 기술 가능성에 대한 광범위한 지식을 가지고 있으므로 토양과 식물의 미생물에 안전하지 않은 살충제의 사용을 줄이는 동시에 영양소와 유용한 박테리아의 수준을 높이는 데 도움이 됩니다."

농부들이 기후, 배출 및 지속 가능성을 둘러싼 논쟁의 최전선에 있다고 해도 과언이 아닙니다.

이탈리아의 이 지역에서 발견되는 포도, 올리브, 견과류와 같은 고부가가치 작물의 경우에도 자동화되고 연결된 농업을 사용하여 과학적 데이터와 농부의 요구 사항을 함께 제공하는 데 반대하기 어렵습니다.

결국 로봇은 하루 24시간 일할 수 있고 트랙터보다 크기가 작기 때문에 토양에 미치는 영향이 적습니다.

기존 트랙터 크기의 극히 일부에 불과한 로봇을 상상해 보십시오. AI 기반 기술 기반 정밀 농업이 향후 몇 년 동안 제공할 수 있는 가능성을 쉽게 알 수 있습니다.

드론을 사용하여 들판을 매핑하고 작물을 확인합니다. 과일을 수확하고, 씨를 뿌리고, 정확한 양의 살충제와 비료를 사용하여 잡초를 식별 및 처리하는 농로봇 - 작업이 필요한 영역에만 노력을 집중하는 것이므로 결과적으로 노동력, 자본 비용 및 배출량을 줄일 수 있습니다. .

고급 농업 로봇에 대한 지속적인 연구를 통해 Yanmar는 미래에 향상된 정밀 농업 기술의 가능성과 잠재적 이점을 보여주는 도전에 착수했습니다.

들판에서 일하는 자동화 및 로봇 트랙터가 친숙한 광경이 될지는 두고 볼 일이지만, 토지의 품질과 수확량을 지속 가능하게 증가시키는 기술을 사용하는 것에 대해 이의를 제기하기는 어렵습니다.

그리고 드론이 작물 위를 맴도는 소리가 농부가 성장 패턴과 영양소 요구 사항을 식별한 다음 로봇 함대로 정확한 정확도로 살충제와 비료를 전달할 수 있음을 의미한다면 분명히 도구에 환영할만한 추가 사항이 될 것입니다. 현재 우리 분야에서 사용하고 있습니다.