Робот который сажает деревья
Обновлено: 18.09.2024
Роботы постепенно замещают людей в разных сферах человеческой деятельности, и экология не стала исключением. Тем более, что в мире постоянно происходят события, которые приводят к ухудшению состояния окружающей среды и создают угрозу для жизни и здоровья людей. Например, только за 2019 год человечество выбросило в атмосферу 37 млрд тонн углекислого газа. По прогнозам экспертов, объем рынка робототехники в 2020 году достигнет $128,7 млрд. При этом доля экологических роботов составляет менее 15%. Об использовании роботов для спасения окружающей среды рассказала основательница российско-израильского агротех-стартапа Fermata Валерия Коган.
Сегодня вопросы защиты окружающей среды выходят на первый план среди других приоритетов мирового сообщества. Поэтому для решения экологических проблем используют все имеющиеся инструменты. Главное преимущество роботов в борьбе с загрязнением окружающей среды заключается в том, что они способны трудиться без отдыха в самых сложных условиях. Аналитическая компания Research and Markets прогнозирует, что к 2026 году мировой рынок утилизации отходов вырастет на 7,9% и будет оцениваться в $643 млрд. Важным фактором роста станет именно применение роботизированной техники.
Роботы, которые выращивают деревья
Регулярная вырубка деревьев приводит к росту концентрации окиси углерода в атмосфере на 6–12%. По оценкам ученых, ежегодно на планете вырубают более 15 млрд деревьев. За этот же период вырастает только 5 млрд деревьев. Если ничего не предпринимать, то лесные запасы закончатся к 2300 году. Применение роботизированной техники поможет решить эту проблему.
Growbot — автономный сад на гидропонных технологиях
Проект позиционируется разработчиками как экологичная альтернатива традиционному земледелию. Роботизированная система работает на солнечной энергии, при выращивании не применяются химические удобрения. Усовершенствованная гидропонная технология основана на циркуляции воды в замкнутом контуре, жидкость используется повторно и не загрязняет естественные водоемы.
Робот Growbot внешне напоминает шестиколесный грузовик. Он оснащен сеялкой для разрыхления твердой почвы. Ориентировочный срок службы — 35 000 часов. Сферы применения: восстановление лесов, озеленение участков, выполнение сельскохозяйственных работ. Устройство справляется с посадкой деревьев в труднопроходимой местности и в регионах, где водятся ядовитые змеи и пауки. Сейчас разработчики работают над роботом Growbot нового поколения, который сможет сажать тысячу деревьев за раз и использовать автономные системы для следования по заранее запрограммированному маршруту посадки.
BioCarbon Engineering — восстановление планетарной экосистемы
Суть стартапа — масштабное высаживание лесов. Дроны выбрасывают капсулы с пророщенными семенами деревьев и контролируют процесс роста. По оценкам разработчиков, за день можно высадить до 36 000 деревьев. При этом стоимость работы по сравнению с обычными методами снижается на 85%. Для массового засеивания территории используются дроны, которыми управляют операторы. Первый этап — сбор сведений о топографии и качестве почвы с помощью дронов, летающих на высоте 100 м. Затем на основе собранной информации программа выбирает лучшее место для посадки деревьев и формирует карту посадки. Вторая группа дронов летает на расстоянии 3 м над землей, сбрасывая на землю заполненные питательными веществами и семенами капсулы (по две штуки в секунду). Капсулы способны проникать в почву. Один дрон, вмещающий 300 капсул, обрабатывает 1 га за 18 минут.
CO2 Revolution — восстановление экосистемы в тысячу раз быстрее
Суть стартапа: массовое высаживание деревьев с использованием беспилотных летательных аппаратов. Технология предполагает использование таких элементов: дроны с контейнерами для семян, капсулы с предварительно проросшими семенами iSeeds и смартфон LG G8 Smart Green, отвечающий за управление летательными аппаратами. Дроны собирают информацию о местности, затем компьютерная программа анализирует параметры (температура, тип почвы, количество осадков, потребности местного населения) и выбирает наиболее благоприятное место для развития новой экосистемы. Разработчики утверждают, что использование роботов CO2 Revolution восстановит экосистему в 1 000 раз быстрее и в 10 раз дешевле, чем привычные методы. Два дрона способны высадить деревья на территории, равной площади 1,5 футбольных полей, всего за 10 минут. Затраты на посадку одного растения составят $0,11.
Роботы и аналитические системы, помогающие выращивать растения
Инновационные разработки сделают процесс выращивания растений полностью автоматизированным и помогут решить проблему с нехваткой рабочих рук в сельском хозяйстве. Объем российского рынка цифровых технологий в сельском хозяйстве сегодня составляет 360 млрд рублей, а к 2026 году он должен вырасти в пять раз (в том числе за счет поддержки агротех-стартапов).
The Plantoid Project — мониторинг окружающей среды
Робот The Plantoid Project исследует почву и воздух для обнаружения вредных веществ, прогнозирует их воздействие на организм человека и окружающую среду. Устройство оснащено сетью сенсорных и приводимых в действие корней, на каждом из них размещены датчики, блоки управления, зоны удлинения. Один из корней способен изгибаться в ответ на сигналы датчиков, а второй демонстрирует искусственный рост. Ствол растения изготовлен из пластика, внутри него расположен микрокомпьютер. Листья оснащены датчиками, которые умеют оценивать условия окружающей среды (температуру, влажность воздуха, химические факторы). Устройства можно использоваться в разных сферах жизни: от мониторинга окружающей среды до исследования космоса.
Fermata — мониторинг жизненного цикла растений в режиме real-time
Российско-израильский стартап разработал платформу мониторинга состояния растений и прогнозирования урожая. ИИ оптимизирует условия выращивания культур и определяет начальную стадию отклонений и заболеваний: собирает информацию о климатических условиях и росте растений. С помощью специальных датчиков и ПО Agritech объемы урожая рассчитываются с точностью 90 %, а болезни растений — 95%.
iFarm Project — автоматизированные агрофермы
Роботизированные системы для выращивания ягод и овощей способны функционировать круглогодично. В сравнении с традиционными теплицами комплексы iFarm потребляют существенно меньше воды (на 90%) и электроэнергии (на 25%). Размеры ферм варьируются от 100 до 1 000 м2, стоимость 1 м2 — около 40 тыс. рублей. В основе конструкции — алюминиевые профили, а отдельные узлы и детали напечатаны на 3D-принтерах. Аппарат умеет самостоятельно делать лунки, сажать семена и поливать рассаду.
Роботы, которые борются с загрязнением водного ландшафта
По оценкам ООН, от 80 до 90% сточных вод сбрасываются в окружающую среду без какой-либо очистки. От дефицита пресной воды страдает 40% населения планеты. Доступа к чистой воде лишены 700 млн жителей планеты, и более 1,7 млрд человек, проживающих на территории речных бассейнов, нуждаются в дополнительных источниках пресной воды. Если никакие меры не будут приниматься, к 2030 году их число достигнет 5 млрд — это две трети населения Земли.
Row-bot — микроорганизмы как источник энергии
Urban Rivers — многопользовательский сборщик мусора с веб-интерфейсом
Стартап создавался для очистки реки Чикаго от мусора. По задумке разработчиков, пользователи могут управлять роботом через веб-сайт. В целом процесс напоминает онлайн-игру, но выполняет полезные действия в реальности. По задумке создателей, любой человек сможет удаленно управлять роботом в режиме реального времени через сайт и таким образом собирать мусор из водоема и накапливать его в специальных емкостях. Когда емкости заполняются, аппарат вернется на базовый терминал, где команда Urban Rivers выгрузит мусор и подготовит его к новому заплыву. Робот оснащен функцией GPS-отслеживания и страховочным тросом, препятствующим затоплению.
Ocean Cleanup — океаны без пластикового мусора
Роботы, использующие солнечную энергию и энергию волн
Общее количество солнечной энергии, которую поглощает атмосфера, поверхность суши и океана, составляет примерно 3 850 000 эксаджоулей (ЭДж) в год. Волны в качестве источника энергии привлекательны тем, что работают непрерывно. Их можно использовать в 80% крупнейших прибрежных городов мира и на островах. Суммарно энергетический потенциал волн оценивается в 29 500 тераватт-часов в год, а это составляет 125% от текущего уровня потребления электричества в мире.
Liquid Robotics — комплексная аналитика вдали от суши
Sinn Power — источник питания для вечного двигателя
Модульная морская платформа способна генерировать возобновляемую энергию из волн, ветра и солнца. Конструкция может работать в любых погодных условиях. Волновые генераторы оснащены солнечными батареями и ветровыми турбинами. По задумке инженеров тяжелая платформа при ударе волн почти не смещается, а вся энергия уходит в подвижные поплавки. Амплитуда их движения достигает 3 м, благодаря чему система собирает энергию волн высотой от 2 до 6 м, превращая движение поплавков в электричество. Сфера применения: получение электроэнергии из возобновляемых источников, в перспективе проект станет реальной заменой электростанциям, использующим ископаемое топливо.
Ocean Energy — генераторы энергии для удаленных территорий
Энергетические установки для преобразования энергии морских волн в электричество могут применяться на островах, где нет места для сооружения ветровых или солнечных электростанций. Установка представляет собой огромный буй весом 826 тонн, который генерирует 1,25 МВт энергии. Этой мощности достаточно для обеспечения электричеством населенного пункта на 18 тыс. домов, питания опреснительных установок, рыбных и креветочных ферм. Эксперты Bloomberg утверждают, что аналогичные проекты ждет бурное развитие в ближайшем десятилетии.
Роботы, уничтожающие вредных насекомых
Увеличение численности вредных насекомых на сельскохозяйственных полях по праву считается центральной проблемой современной экологии. Паразитирующие насекомые ежегодно приводят к потерям 12% урожая по всему миру на сумму $157 млрд.
RangerBot — сохранение коралловых экоструктур
Роботы-дроны предназначены для поддержания порядка под водой: они защищают рифы от морских звезд и хищных паразитов (например, морских многощетинковых червей). Участники проекта: Квинслендский технологический университет, компания Google и организации Great Barrier Reef Foundation. Робот способен работать восемь часов без подзарядк. Устройство идентифицирует паразитов с точностью в 99,4%. Принцип работы такой же, как у дайверов: робот определяет местоположение вредителя и делает ему смертельный укол. Коралловые рифы при этом не страдают. Дрон задуман недорогим и доступным в массовом производстве, его будут использовать ученые, активисты, представители местных сообществ.
Fly&See — борьба с вредителями без химикатов
Коптеры Fly&See распространяют полезных насекомых или бактерии, которые уничтожают вредителей. За один полет длительностью 13-14 минут дрон обработает территорию площадью 18–20 га. Есть возможность регулировать норму внесения энтомофагов на 1 га, настраивать сплошное внесение или сброс только в определенные точки поля по GPS с точностью до 20 см. Полеты происходят в автоматическом режиме, без участия пилота. По оценкам разработчиков, технология позволит повысить урожайность до 20%.
Agri Drone — точечное уничтожение насекомых
Суть технологии: разработка робота для борьбы с насекомыми, поедающими и уничтожающими урожай (например, мотыльки, белые цикады, колорадские жуки). Она станет альтернативой массовому использованию вредных пестицидов. Дрон патрулирует поля, выискивая насекомых, а затем точечно стреляет по ним зарядом пестицидов. Благодаря этому урожай не накапливает в себе вредные вещества. Устройство следует использовать в ночное время суток, когда насекомые выходят из мест, где они прятались на протяжении дня. Запуск дрона выполняется автоматически. Помимо пестицидной пушки робот оснащен термальными и инфракрасными камерами, и электрической мухобойкой.
Роботы по переработке отходов
По данным Минприроды, в России ежегодно образуется 70 млн тонн твердых коммунальных отходов, но при этом работают только 15 предприятий, на которых извлекается 20% вторичных материальных ресурсов для переработки. Их доля в общем объеме отходов составляет 3%. Разработчики робототехники утверждают, что их изобретения предотвратят загрязнение окружающей среды, выведут систему сбора и переработки мусора на новый уровень и открывают ряд возможностей для извлечения новой ценности из него. По результатам исследования НИУ ВШЭ, объем мирового рынка сбора и утилизации отходов (исключая сегмент добычи полезных ископаемых) в 2019 году превысил $1,1 трлн. Ожидается, что в ближайшей перспективе этот рынок будет расти на 7–10% в год.
Aurora Borealis — борьба с вредными выбросами в атмосферу
Российская роботизированная система для уничтожения органических отходов способна перерабатывать до 5 тыс. м3/час. Устройство состоит из трех элементов: печи, дожигателя газов (не оставляет вредных примесей и делает выбросы экологически чистыми), теплообменный аппарат (экономит расход газа при сжигании отходов). Сфера применения: нефтяное, сталелитейное и другие производства, где нужно достичь необходимых экологических показателей по выбросам в атмосферу.
Recuper
Суть технологии: создание роботизированной техники для переработки отходов в синтез-газ и тепло, которые можно использовать на технологические нужды, а также на технический углерод с получением сорбентов. В основе лежит деструкция углеводородного сырья без доступа кислорода и без применения катализаторов под избыточным давлением. Переработке подлежат: ТБО, илистый осадок сточных вод, промышленные и сельскохозяйственные отходы. Например, из одной тонны ТБО можно произвести 400 кубометров синтез-газа и 50–150 кг сорбентов.
TrashBot — интеллектуальная урна с сортировкой отходов
Обработка мусора — одна из областей, куда активно внедряются робототехнические решения. По оценке Transparency Market Research, объем мирового рынка переработки пластика в ближайшие 8 лет будет расти на 6,8 % в год. Для комплексного решения экологических проблем используются роботы, эффективность которых на порядок выше человеческой. Сейчас в эту сферу внедряются цифровые решения, задача которых заключается в утилизации производственных и бытовых отходов, борьбе с загрязнениями почв, водной и воздушной сред. Многие разработки уже применяются в рамках международных проектов, ориентированных на улучшение экологической ситуации в мире (например, морские роботы для экологического мониторинга в Арктике). Эксперты отмечают, что такие меры помогут сформировать устойчивые экосистемы, повысят производительность сельскохозяйственных предприятий и снизят негативное влияние химикатов на почву и здоровье людей.
Забота об экологии нашей планеты набирает всё большую популярность. Возможно даже роботы в будущем будут оказывать помощь в восстановлении природных ресурсов. К примеру, Анной-Карин Бергквист (Anna-Karin Bergkvist) разработан концепт робота, в задачи которого будет входить посадка деревьев, тем самым робот будет оказывать помощь в восстановлении лесов.
Небольшие размеры робота позволяют аккуратно передвигаться не повреждая другие растения. При помощи горячего пара робот будет уничтожать сорную растительность, например вьющиеся растения подавляющие рост молодых деревьев. Использование горячего пара эффективно в случае уничтожения не нужной растительности и в то же время безопасно для животных, которые могут оказаться рядом.
Самостоятельная посадка роботом семян осуществляется в биоразлагаемой капсуле, которая защищает семена до прорастания. Помимо семян, робот способен высаживать рассаду. За один раз, робот способен перевезти и высадить до 320 саженцев. Сам робот работает от парового двигателя, энергия получается в результате переработки роботом "лесных отходов", таких как щепа. Перевозка робота осуществляется в трейлере, в котором имеются запасы воды, топлива и рассады. Когда рассада заканчивается робот возвращается к трейлеру за саженцами и переходит на новое место для посадки растений. Робот озеленитель возможно появится уже к 2030 году.
Стартап BioCarbon Engineering предлагает, пожалуй, лучший и наиболее естественный способ борьбы с избытком углекислоты в атмосфере – масштабное высаживание лесов. Но вместо весёлых субботников с привлечением населения, изобретатели хотят приспособить для этого технологии 21 века – беспилотные летательные аппараты.
По прикидкам продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН, в 21 веке ежегодно на планете вырубают по 6 миллионов га. Это чуть больше площади Московской области. По их же оценкам, количество вырубаемых ежегодно деревьев составляет примерно 26 миллиардов, а новых посадок производится всего 15 миллиардов. Кстати, Россия занимает первое место в мире по скорости вырубки лесов – на её долю приходится почти половина добычи древесины.
Природа не справляется со всё возрастающими потребностями людей в древесине (топливо, строительство, мебельное производство, бумага, отделочные материалы), и потребности человечества, судя по всему, уменьшаться не будут. Единственный выход из ситуации, которая может привести к глобальной экологической катастрофе – как можно быстрее разработать и внедрить технологии ускоренного возобновления лесных покровов.
Система посадки выглядит следующим образом: на первом этапе с помощью беспилотников составляется трёхмерная карта местности и планируются возможные посадки. На втором начинается сеяние – дроны выбрасывают капсулы, внутри которых в гидрогеле содержатся уже пророщенные семена деревьев. После этого те же дроны помогут отслеживать процесс роста молодых деревьев.
Это, конечно, не ручная посадка, зато таким образом можно сажать гораздо большее количество деревьев. По оценкам Флетчера, два оператора дронов за день могут высадить до 36000 деревьев. При этом стоимость работы составит не более 15% от стоимости посадки обычными методами.
Одну интересную и неожиданную технологию скоростной высадки лесов недавно уже предложила компания Lockheed Martin – по её замыслу, можно переработать бомбардировщики в мирных целях, и осеменять большие территории при помощи "семенных бомб".
Базирующаяся на тихоокеанском северо-западе США компания DroneSeed, намерена радикально модернизировать процесс посадки лесов путем использования эскадрилий БПЛА, способных сажать семена деревьев, распылять гербициды для уничтожения сорных видов растений, а также контролировать процесс роста деревьев.
Леса выполняют важную роль в смягчении последствий изменения климата, действуя в качестве поглотителей углерода, они впитывают целых 30 процентов ежегодных выбросов CO2. В любом случае, необходимо сажать деревья и, DroneSeed работает как с лесозаготовительными компаниями по восстановлению вырубок, так и с экологическими НПО, занимающимися проблемами исчезновения лесов.
В штате Вашингтон вырубающие в год около 7 миллионов акров лесозаготовители обязаны в течение трех лет посадить 190 здоровых саженцев на каждый акр (0,4 га). В противном случае, для самовосстановления леса может потребоваться от 100 до 300 лет.
Но работы по восстановлению леса затруднены в таких районах как северо-западные штаты, вблизи тихоокеанского побережья США, где слишком крутой рельеф местности затрудняет передвижение машин и механизмов. Беспилотники могут найти широкое применение в лесоводстве, начиная с картографирования местности в формате 3D и выявления районов, где семена имеют наилучшие возможности для укоренения и успешного произрастания. Дроны могли бы вначале распылять гербициды, чтобы очистить ранее переувлажненные земли от трав и кустарников, которые в противном случае заглушат посадки молодых еще саженцев деревьев. Опрыскивание в настоящее время происходит довольно не аккуратно с помощью вертолета или через медленный, кропотливый ручной труд. Беспилотник DroneSeed может нести 11-литровый контейнер жидкости и распылять по координатам GPS в пределах пятна диаметром два сантиметра.
Загруженные партией семян беспилотники будут затем вылетать на указанные участки и с использованием сжатого воздуха выстреливать семена на землю со скоростью 384 км/ч. По данным компании, дрон может посадить до 800 семян в час, тогда как 800 семян человек может посадить за день. Дрон засаживает акр леса за 1,5 часа при полной зарядке батареи.
Помимо ускорения процесса посадки значительно сокращаются затраты. Как это делает большинство роботов, заменяя человеческий труд. Лесоводство и лесозаготовки являются физически тяжелыми работами и одними из наиболее опасных профессий. Компаниям нелегко найти и удержать работников.Компания DroneSeed в настоящее время занимается получением разрешения на применение гербицидов и надеется, что начнет работать в ближайшие месяцы.
Читайте также: