كيفية حليب الأبقار مع الروبوتات وجعل بدء التشغيل الصناعي منه. تاريخ تطور سبتمبر

في عام 2017 ، استمعت وسائل الإعلام إلى قصة مثيرة جدًا عن شركة ناشئة تعمل على تحريك الأبقار الحلوب في مزارع الألبان الصناعية. تسمى الشركة R-SEPT ، وحصلت على 10 ملايين روبل من الاستثمارات. لكن مر عام ، ولا يوجد حتى الآن أخبار عما حدث أكثر من ذلك. اتصلنا أليكسي خاخونوف (AlexeiHahunov) ، مؤسس الشركة الناشئة ، وناقشنا التطوير. اتضح أن فريقه كان يعمل طوال العام على تكوين النموذج الأولي للروبوت في الشكل ، وقبل أسبوع واحد فقط أجروا أول اختبار ميداني على المزرعة.

تحت القص ، هناك قصة عن طالب الروبوتات الذي نشأ في مزرعة والديه ، وحول الدبلوم الجامعي إلى شركة ناشئة صناعية ، حيث قام بجمع أول مناور مع أصدقائه ، ثم رفع مستوى البرامج الحكومية إلى روبوت الزراعة. والأهم من ذلك هو كيف تكون اليد الحديدية للروبوت ورؤية الماكينة أفضل من الخادمة الحية.


أليكسي خاخونوف

قمنا بتزويد الروبوت هذا الأسبوع بالمزرعة وحلبنا البقرة الأولى. كل شيء سار مضحك جدا. عائلتنا لديها شركة ألبان حيث كنت أعمل. يقع في حي سيرجيف بوساد ، قرية كوزمينو. لدينا 15000 بقرة هناك. هذه مؤسسة كبيرة.

حصلت على شهادة في الروبوتات. وبطبيعة الحال ، كنت أحاك لاستخدام معرفتي النظرية في العمل. لقد درست الوضع مع الروبوتات في مجال زراعة الألبان ، وتوصلت إلى نتيجة مثيرة للاهتمام. تم إنشاء جميع الروبوتات الحالية - والآن هناك ثلاثة شركات تصنيع رئيسية - في أوروبا ، وأسواق أمريكا أو روسيا مختلفة تمامًا. في أوروبا ، تنتشر المزارع العائلية الصغيرة حتى 200 بقرة على نطاق واسع. في روسيا والصين وأمريكا ، المزارع كبيرة جدًا. لدينا مؤسسة حيث يوجد حوالي 50 ألف بقرة. في الوقت نفسه ، في أوروبا ، يتم روبوت 40 ٪ من المزارع ، وفي أسواق أخرى لا يتجاوز روبوتات 1 ٪. والمشكلة هي أن الروبوتات التي صُنعت للمزارع الصغيرة لا يتم تكييفها على الإطلاق مع حقائق المزارع الكبيرة.

في أوروبا ، يحلب المزارع نفسه ، ويطعم الماشية ، يفعل كل شيء. يجب حليب البقرة لأول مرة في الساعة الخامسة أو السادسة صباحًا. هذه عملية معقدة - إنها معقدة بالفعل. لتخفيف آلام المزارع ، توصلوا إلى روبوت يساعد في التغلب عليه ، ولكن من الناحية الاقتصادية لا يعطي أي فائدة. انه يجعل الحياة أسهل للمزارع. والشركات الكبيرة في حاجة إليها لتحقيق الربح. يجب أن تفي تكلفة الروبوت والأداء وقابلية الصيانة وأشياء أخرى بعدد كبير من المعايير الصناعية.

تم اختراع جميع الروبوتات الموجودة تقريبًا بواسطة الأطباء البيطريين. كانوا يعرفون جيدًا كيفية العمل مع بقرة ، ولكن العديد من تصاميمهم لم تكن مثالية ، فقد تبين أنهم لا لزوم لهم ولديهم العديد من أوجه القصور الواضحة.

قررنا إنشاء روبوت للتصميم الصناعي ، والذي سيكلف أقل من تلك الموجودة ، لكنه سيكون أحدث التقنيات في مجال الروبوتات ، وستؤخذ كل تجربة العمل مع الأبقار في الاعتبار. لذلك ، هناك هدف متبق ليتم تنفيذه.

روبوت للحلب

وفقًا للممارسات الحديثة في المزارع ، لا يوجد لدى الأبقار مكان ثابت معين: إنه مجرد مائة أو مئتي بقرة يتجولون في الفناء ، ويمكنهم الاستلقاء في أي كشك ، وتناول الطعام في أي وقت. يتم وضع الروبوت في نفس الدورة ، وتأتي البقرة هناك بنفسها.

يتكون النظام الغذائي للبقرة من عدد كبير جدًا من المكونات. لكن العلف هو الأكثر متعة للبقرة. انها مثل حلاوة لرجل. لنقل بقرة إلى روبوت ، لا يطعمونه في الوقت المعتاد ، وهذا ما يفعله الروبوت ، وتأتي البقرة إلى هناك لتناول الطعام. حتى بدأنا في القيام بذلك ، لم يكن لديهم الدافع للحضور للحلب. تم التأكيد عليه.

الروبوت هو في الأساس كشك مغلق واحد. لها بابان. يفتح أحدهما عندما تخرج البقرة ، والآخر يتيح البقرة التالية وتغلق.



هناك أسطورة يحب الناس أن يقولوها: يزعم أن البقرة تحب أن تحلبها حليب اللبن. أن تكون قويًا ومحبوبًا - وبهذه الطريقة فقط ، ستوفر الكثير من الحليب. في الواقع ، إنه هراء مطلق. الشيء الوحيد الذي يحب بقرة هو عدم وجود الإجهاد والتكرار المطلق. إذا كانت البقرة تتغذى على نفس الحصة كل يوم ، حليبها في نفس الوقت ، مع إعطاء نفس الكمية من الماء ، ويفضل الحفاظ على نفس درجة الحرارة ، وعدم وجود ضوضاء عالية ، عندها ستعطي البقرة أكبر كمية من الحليب ، لأن إنه شعور مريح. بمجرد ظهور أي عامل خارجي ، فإنه يعطي كمية أقل من الحليب. حيلة الروبوتات هي أنها تؤدي جميع العمليات بنفس الطريقة تمامًا.

تأتي بقرة ، ثم تحصل على طعام. يتم وضع ذراع مناور تحت البقرة. هناك كوب حلمة. أولاً ، يتم تنظيفها ، ثم يتم التعامل مع الشرائط الأولى بحيث تبدأ العملية الهرمونية لإطلاق الحليب عند البقرة. يتم تحليل هذه الجداول - ما إذا كان البقرة لديها أي مرض ، سواء كان ذلك على ما يرام. في نصف دقيقة تبدأ عملية الحلب.



اليد تأخذ الكؤوس الحلمة ، وتجلبهم إلى حلمات الضرع. يوجد في الداخل جهاز رصد معدل ضربات القلب ، والذي يعمل بتردد معين على الضغط السلبي. ويبدأ في امتصاص الحليب.

هناك جهاز استشعار يتحقق الإشغال. عندما يسقط مخزون الحليب ، فهذا يعني أن البقرة ارتفعت. يتم وضع كأس الحلمة ويتم تطبيق حل خاص على الضرع "لإغلاقه". بعد الحلب ، تظل قناة الحليب مفتوحة ، ويجب ألا تدخل العدوى فيها. محلول اليود يحافظ عليه.

لا أحد يتحكم في الروبوت ، إنه يعيش حياته الخاصة. إنها تعرف مكان الكؤوس ، فهي دائمًا في نفس المكان. ثم تعمل رؤية الكمبيوتر. لدى الروبوت كاميرا تستقبل صورة ثلاثية الأبعاد ذات تردد عالي. تبحث الخوارزمية في الصورة ، حيث توجد الحلمات.

جميع الصور بتدرجات رمادية - لا توجد ألوان ، مجرد طيف من الأسود إلى الأبيض. تلتقط الكاميرا ما يحدث حوالي 30 مرة في الثانية بدقة منخفضة إلى حد ما - من 420 إلى 340. في المرحلة الأولى ، جعلنا الناس ببساطة يشيرون إلى المكان الذي توجد فيه حلمات الضرع في الصورة. أولاً ، قاموا بتجزئة المكان الذي كانت فيه الحلمة بأكملها ، ثم - حيث كانت أدنى النقاط موجودة.



كان علينا جمع الكثير من البيانات - لقد التقطنا صوراً لعدة آلاف من الأبقار. في البداية ، تم استخدام الشبكات التلافيفية للصور "الثقيلة" ، ولكن من الصعب للغاية أن تتعلم التلافيف منها - ستحتاج إلى كمية هائلة من البيانات. لذلك ، تم نقلهم إلى الكشف القياسي على صورة مسطحة ، أخذوا PyTorch كإطار عمل.

تاريخ التنمية

كان والداي من الأطباء البيطريين ، ولوقت طويل عملوا فقط في المزرعة الجماعية. أولاً ، حصل والدي على عرض ليصبح نائب مدير المؤسسة ، ثم لرئاسة المؤسسة في الحي ، لتطويره. في عائلتنا ، هناك مزحة مفادها أن المزارع الجماعي ليس مهنة ، ولكنه حالة ذهنية. من مارس إلى أكتوبر ، يبدأ العمل في الساعة الخامسة صباحًا ولا يتوقف حتى التاسعة مساءً. انه صعب. هناك شيء ما يحدث على مدار الساعة.

الزراعة صناعة غامضة ، ولا نقول أنها مالية قوية. لا أرى نفسي أعمل في الزراعة. عندما زرت أنا وأخي مؤسسات مختلفة في أوروبا ونحلل الروبوتات ، شعرت دائمًا بالدهشة من قصتهم عن الأجيال. كان الأمر ممتعًا بشكل خاص عندما قالوا: "لقد كنت أدير هذا المشروع لمدة 13 عامًا بعد والدي. نحن ننمو بشكل جيد للغاية. كان لدينا 60 بقرة ، وبعد ذلك كان هناك 70 بقرة. التقدم! " عندما حصل والدي على المؤسسة في عام 2000 ، كان هناك 100 بقرة. الآن هناك 1500 منهم ، والجميع في شك ، سواء كان ذلك نموًا كافيًا.

لقد درست في واحدة من أفضل المدارس البدنية في منطقة موسكو ، في منطقة سيرجيف بوساد ، وبالتأكيد كان ينبغي أن أصبح فنيًا. أنا حقا أحب البرمجة. كانت اللغات الرئيسية في المدرسة البدنية باسكال ودلفي ، وكنت أعرف القليل من لغة C ++. الآن لا أفهم كيف ، لكننا تمكنا من فعل الكثير من الأشياء المثيرة للاهتمام مع Pascal. في الصف التاسع ، أخبرنا المعلم: "لقد حُرمت من لعب الألعاب في الفصل ما لم تكتبها بنفسك". وكتبنا بضع مرات في السنة. أولاً ، صنعنا "Snake" ، ثم "Panzers". علاوة على ذلك ، يمكنك اللعب في وضع اللعب المتعدد.

قبل التحاقي بالجامعة ، كنت قد كتبت عدة أولمبياد: MIPT ، BMSTU. يمكنني أن أدرس في أي مكان ، كان علي فقط الاختيار. فتحت قوائم بجميع التخصصات في الجامعات ، وقرأتها ، وشعرت بالملل بشكل لا يصدق. لم أكن أرغب في القيام بأي أشياء أساسية ، أردت شيئًا أكثر توجهاً نحو الممارسة. وقع الاختيار تدريجياً على بومانكا ، بدلاً من MIPT أو MSU.

بدا الروبوتات وكأنه مزيج مثالي ، عندما تنشئ شيئًا ماديًا ، لكن يمكنك كتابة رمز ورؤية كيفية عمله في العالم الحقيقي. لسوء الحظ ، لدينا تعليم ضعيف إلى حد ما في مجال الروبوتات. لا يعمل على مستوى النظام. عندما يعطونك قائمة من المراجع ، لا يعود تاريخ أي كتاب إلى القرن الحادي والعشرين ، فهذا يثبط عزيمتك. لقد تعلمنا التصميم ، للقيام بالمهام على الميكانيكا النظرية ومقاومة المواد. وكان علينا أن نتعلم الروبوتات الحقيقية بأنفسنا.

عندما كنا نفعل أطروحات الدراسات العليا لدينا ، قررت أن كتابة واحدة منتظمة مملة ، وكان علي اختيار شيء يمكنني استخدامه لاحقًا. في هذه المرحلة من العام الماضي ، بدأنا مشروعنا. بعد الدفاع قد جمعت فريق صغير من الأصدقاء. شارك شخص ما في تصميم الدوائر ، شخص ما في البرمجة. لقد صنعنا فريقًا وفقًا لتخصصاتنا وبدأنا في عمل الإصدار الأول.



مستوحاة من الأفكار المستمدة من الكتب ، قررنا أنه يجب علينا بالتأكيد استئجار منزل في مكان ما خارج موسكو والعيش والعمل هناك طوال فصل الصيف. كانت تلك فكرة رهيبة! ستة شباب يعيشون في نفس المكان ، لا يجيدون مشاهدة ما يحدث حولهم ، لكنهم يعملون كثيرًا بالفعل.

كان مرتعًا ... لكل شيء دفعة واحدة. أتذكر لحظة مضحكة عندما كان vape يكتسب شعبية. تفتح الغرفة ، حيث يجلس مطوران ، ولا يمكنك رؤية أي شيء ، لا شيء! أتيت وتفكر "هل هناك أي أشخاص هنا؟"

في ذلك الصيف ، صنعنا الرسومات الأولية الأولى للمعالج. لقد قدمنا ​​بعض التفاصيل الأولى - لقد جمعنا الرسومات وأمرنا بإنتاجها. بالطبع ، ارتكبنا مليون خطأ - اعتدنا على وجود مصممين عديمي الخبرة. لقد وجدنا الآن متخصصًا كبيرًا في مجال الروبوتات ، وبدأنا ننتقل من مجموعة مبادرات المرآب إلى شركة يفي منتجها بالمعايير الصناعية والمتطلبات الحديثة للروبوتات.



داخل المشروع ، نقوم بعمل أشياء متدنية للغاية لوحدنا ، لأن كل شيء له تفاصيله الخاصة ، والمنتجات الحالية ليست مناسبة لنا. من أجل حليب البقرة ، لا يمكننا استخدام المتلاعبين الصناعيين القياسيين الحاليين بدرجة 6. فهي زائدة عن الحاجة لتصميمنا ومكلفة للغاية. لدينا الآن أربع درجات من الحرية. وهو أرخص عشر مرات من أي مناور الصناعية.

نكتب جميع الدوائر مع برمجة منخفضة المستوى ، جميع المعالجات الدقيقة ، كل جزء البناء والبرمجيات. نحن لا ننتج أجهزة استشعار ومحركات وأشياء من هذا القبيل.

الروبوتات للتغذية ، دائري والحصص هي على التعلم الآلي

عندما بدأنا الغوص بشكل أعمق ، أدركنا أن روبوتًا واحدًا للحلب لا يمكنه تلبية جميع احتياجات المزرعة. لذلك ، أضفنا اثنين من المنتجات الأخرى.

Feedpusher



عندما يعطون الأعلاف للأبقار في المزرعة ، فإن الأبقار تأكل من خلال حامل الرأس - فهم يذهبون رؤوسهم إلى حيث تنتشر علفهم. ولكن بسبب فسيولوجيهم ، فإنهم يدفعونه باستمرار ولا يمكنهم الوصول إليه في نهاية المطاف ، لأن حامل الرأس يحد من تحركاتهم. اتضح لديهم متر من الطعام. يأكلون 30-40 سم ، و 60 سم أخرى بعيدة المنال.

عادة ما يكون هناك شخص يمشي مع مجرفة ثلجية وينقل كل شيء للخلف. لكن الشخص يميل إلى النسيان ، كون كسولًا ، وقم بعمل سيئ. بقرة في هذه المرحلة تبدأ في تناول طعام أقل ، وهو أمر سيء. لهذا السبب توصلوا إلى هذا النوع من الروبوت.

ولكن مرة أخرى ، تم إنشاء معظمها في أوروبا. هناك ، وهي مصممة للعمل في كل واحدة في ساحة واحدة أو في غرفة واحدة. في الشركات الكبيرة ، يوجد العديد من الساحات ، عادة ما يتراوح بين ثلاث وخمس مزارع كبيرة تقف بجانب بعضها البعض ، متحدة بطرق مختلفة. آلة التغذية ، مثل المكنسة الكهربائية ، تتبع مسارها وتعود إلى محطة الشحن.



لكي تكون هذه فعالة من حيث التكلفة ، يجب أن يخدم روبوت واحد عدة ياردات. كما أنها مكلفة وصعبة الابتكار وتقديم مغذيات خاصة. بادئ ذي بدء ، من المفيد إعادة تجهيز المزرعة ، لأنك ستضطر إلى إجراء إصلاحات كبيرة. ثانياً ، تحتاج الفناءات إلى مساحة كبيرة ، على الأقل لقيادة جرار. لذلك ، الروبوت هو حل بسيط وسلس.

روبوت الكاروسيل



هناك قاعات الحلب الخاصة ، وعادة ما يطلق عليهم كاروسيل. هذا هو دوار ضخم مع عشرين إلى أربعين بقرة. يدور ببطء ، وهناك عوامل تشغيل في دائرة. أولاً ، يقوموا بتنظيف الضرع ، ووضع الأجهزة وإزالتها. لكنهم يفعلون ذلك ببطء شديد ، وغالبا ما يكون الخمول خاملاً.

من المستحيل أن يتم استبدال هذه الكاروسيلات بأخرى آلية الآن - إنها مكلفة للغاية. نحن نصنع مناور يمكن تثبيتها على أي نوع من الكاروسيل ، وهذا سوف يسرعها كثيرًا ، بما يقرب من ثلاثين بالمائة. بالفعل مع هذا التسارع ، يمكنك زيادة الماشية وعدد الأبقار في المزرعة بشكل كبير.

دراسة النظام الغذائي



في هذه الأيام ، يحاولون إطعام الأبقار وفقًا لنظرية التوازن. كل بقرة تحتاج إلى كمية معينة من المواد الغذائية ، كيلو جول من الطاقة والبروتين والدهون لكل لتر من الحليب. لكن خصائص كل بقرة لا تؤخذ بعين الاعتبار. هو مثل إطعام كل رجل ، مثل رجل في منتصف العمر ، طوله ستة أقدام ، مثل كل شخص لديه نفس التمثيل الغذائي.

نحن نصنع نظاما يحلل كيف كان رد فعل البقرة على المكونات المختلفة ، وكم الحليب الذي أعطته وما هي الجودة. بناءً على ذلك ، نختار النظام الغذائي الصحيح الحالي لجميع المكونات.

نحن فقط نأخذ أقصى قدر من البيانات المدخلة حول كيفية تغذية الأبقار من قبل ، ما هي قيمة الطاقة لكل عنصر من المكونات. نحن نحاول بناء نظام غذائي ليس لتحقيق أقصى إنتاجية للحليب ، ولكن لتحقيق أقصى ربحية للمشروع. كل مكون له تكلفته الخاصة ، بالإضافة إلى أننا نعرف كم يكلف اللتر ، ونريد إيجاد توازن عندما تعطي البقرة الكثير من الحليب ، لكن تكلفتها منخفضة جدًا.

البقرة تعطي ما يصل إلى 13 ألف لتر من الحليب سنويًا. ولكن في مثل هذا العائد من الحليب ، سيكلف اللتر ، على سبيل المثال ، 25 روبل. إذا كنت تتناول نظامًا غذائيًا لمدة ثمانية ونصف ألف لتر ، فقد تصل التكلفة إلى حوالي 12 روبل ، والهوامش أعلى بكثير من الإصدار مع زيادة إنتاج اللبن. هناك حاجة إلى نموذج لإيجاد التوازن.

ولكن هناك قيود في الاختبار يسهل تجاهلها. لا يمكن إزالة المكونات أو إضافتها بسرعة للأبقار ، لأنها تنتج إنزيمات في المعدة تكون مسؤولة عن تحلل القمح ، على سبيل المثال. ولن يتم هضم المكونات الجديدة أولاً إذا قمت بتقديمها بحدة. بالمناسبة ، فإنه يعمل بنفس الطريقة لشخص. عندما نأكل نفس الطعام ، فإننا نستوعبه جيدًا.

الاستثمارات وموقف الدولة

في ذلك الوقت ، كان لدي أموالي الخاصة. أولاً عشنا على ذلك. كانت هذه أوقات مظلمة جدا. في بعض الأحيان كان من المستحيل دفع أي رواتب على الإطلاق. شخص واحد كان لديه قرض سيارة ، وأعطيته 12 ألف في بداية كل شهر ، حتى يتسنى له دفع البنك. بعد ذلك نجحنا في جذب الأموال ، وأصبحنا قادرين على التصفيات النهائية لقرية ستارتوب في سكولكوفو.

في الوقت نفسه ، أصبحنا سكان في سكولكوفو ، لأنني حاولت دفع راتب أبيض. أعطى سكولكوفو تفضيلات ضريبية لهذا ، بالإضافة إلى أننا نأمل في الحصول على منح. ولكن هناك نوع من الفجوة. للحصول على منحة لأول منتج في Skolkovo ، يجب أن يكون للمنتج بالفعل أموال. كيفية التغلب عليها عندما لا يكون لديك أموال ، فقط الرغبة في إنشاء - الأمر غير واضح.

الآن ، أعتقد أن لدينا ستة أشهر أخرى على الأقل حتى نبدأ في بيع الروبوتات وكل شيء يتحول إلى عمل تجاري. يرتبط المصطلح بخصائص العمل بالحديد. لديها دورة إنتاج طويلة ، اختبار ، شهادة. لكننا نعرف الآن جميع المقتنيات الزراعية الرئيسية ، وجميع رؤساء هذه المقتنيات الزراعية ، ونحن على اتصال بهم جميعًا. آمل ألا يكون هناك أي مشاكل خطيرة.

بالطبع الجميع محافظ بعض الشيء. لكن في هذه الحالة ، من الأفضل أن تظهر بدلاً من أن تقول. لذلك ، نقوم ببناء أول فناء في مكاننا ، حتى نتمكن من أخذ شخص ما بيده وإظهاره كل شيء - هذا روبوت ، هكذا يلبس ، هذا هو اقتصاده.

نعتقد أن هناك العديد من المتطلبات الأساسية للانضمام إلى مشروعنا. الأول هو دعم الحكومة. يتم دعم الروبوتات ، ولديهم عقود إيجار ، وهناك مجموعة من التفضيلات الضريبية. تدعم الحكومة الانتقال إلى الزراعة الآلية. هناك برامج تقوم بها الدولة بكل شيء تقريبًا ، بحيث يمكنك شراء الروبوتات.

المشكلة هي أن الناس لا يريدون العيش في القرى. القرية ليست مكانًا مثاليًا للعيش ، فمن المستحيل بناء بنية تحتية طبيعية هناك. الروبوتات هي المخرج.

بالطبع ، عندما يكون هناك 20 روبوت في الشركة ، هناك حاجة إلى المتخصصين للصيانة. Robotization لا يزيل الوظائف ، بل يزيد من كفاءة المؤسسة. عادةً ما يكون هناك من يتفاعلون مع الروبوتات بدلاً من الموظفين الذين شاركوا في الحلب. لقد اخترنا العديد من الكليات الزراعية الجيدة ، حيث نريد فتح أقسام ، وسوف يقومون بتعليم الناس كيفية التعامل مع الروبوتات. وهذا يعني أننا سنبيع الروبوتات ونوفر فرص عمل للناس في نفس الوقت.

والداي هما أكبر المتشككين في كل شيء وأكبر دعم في نفس الوقت. قبل ذلك ، كلما سألوني عما كنت أفعله ، كان كل الاجتماعات ومزيدًا من الاجتماعات - العمل في مجال الأعمال أمر غريب ، إنه يتكون من اجتماعات فقط. في البداية ، كانوا يسخرون منه. لكن الاجتماعات كانت تزداد خطورة. الناس الذين قابلناهم كانوا يزدادون برودة وأكثر خطورة. وبالتدريج ذهب الشك. كان هناك ثقة فقط في أن كل شيء سوف يتحول بشكل جيد.