En 2017, se escuchó una historia muy interesante en los medios sobre una startup que dice que los robots ordeñan vacas en granjas lecheras industriales. La compañía se llama R-SEPT, y luego recibió 10 millones de rublos de inversiones. Pero ha pasado un año y no hay noticias de lo que sucedió después. Contactamos a Alexei Hahunov, el fundador de la startup, y hablamos sobre el desarrollo. Resulta que todo el año su equipo trajo a la mente el prototipo del robot, y hace solo una semana realizó las primeras pruebas de campo en la granja.
Debajo del corte está la historia de cómo un estudiante de robótica que creció en una granja matriz convirtió un diploma universitario en una startup industrial, recogió sus primeros manipuladores con amigos y luego pasó al nivel de programas estatales para robótica agrícola. Bueno, y lo más importante, que el brazo de hierro de un robot y la visión artificial son mejores que una lechera viva.
Alexey HakhunovEsta semana pusimos el robot en la granja y ordeñamos la primera vaca para ellos. Todo salió bastante divertido. Nuestra familia tiene una empresa láctea donde trabajé antes. Se encuentra en el distrito Sergiev Posad, el pueblo de Kuzmino. Tenemos mil quinientas vacas allí. Esta es una gran empresa.
Fui educado en robótica. Naturalmente, picazón en las manos para usar el conocimiento teórico en la batalla. Observé la situación de la robótica en el campo de la producción lechera y llegué a una conclusión interesante. Todos los robots existentes, y ahora hay tres fabricantes principales, se crearon en Europa, y los mercados de América o Rusia son muy diferentes. Pequeñas granjas familiares con hasta 200 vacas son comunes en Europa. En Rusia, China y América, son muy grandes. Tenemos una empresa donde hay alrededor de 50 mil vacas. Al mismo tiempo, en Europa, el 40% de las granjas son robóticas, y en otros mercados, la robotización no supera el uno por ciento. Y el problema es que los robots que se hicieron para granjas pequeñas no se adaptaron a las realidades de las grandes.
En Europa, el granjero se ordeña, se alimenta y hace todo. La vaca debe ser ordeñada por primera vez a las cinco o seis de la mañana. Este es un proceso complejo, realmente complejo. Para aliviar el dolor del agricultor, se les ocurrió un robot que ayuda a hacer frente a esto, pero no proporciona ningún beneficio económico. Se necesita solo para que sea más fácil para el agricultor. Y se necesitan grandes empresas para obtener ganancias. El costo del robot, la productividad, el mantenimiento y otras cosas deben cumplir con un gran número de estándares de la industria.
Casi todos los robots existentes crearon veterinarios. Sabían muy bien cómo trabajar con una vaca, pero muchos de sus diseños no eran perfectos, redundantes y tenían muchos defectos obvios.
Decidimos crear un robot de diseño industrial, que costará menos que los existentes, pero tendrá la última tecnología del campo de la robótica y tendrá en cuenta toda la experiencia con una vaca. Hay un objetivo: queda por realizarse.
Robot de ordeño
Según las prácticas modernas en las granjas, las vacas no tienen un lugar fijo específico: solo ciento doscientas vacas caminan por el patio, pueden acostarse en cualquier puesto, comer en cualquier momento. Se coloca un robot en el mismo ciclo, y la vaca llega allí ella misma.
La dieta de una vaca consiste en una gran cantidad de componentes. Pero lo más agradable para ella es la alimentación compuesta. Es como un dulce para una persona. Para conducir una vaca hacia un robot, no se le da de comer a la hora habitual, sino que se le da solo en un robot, y ella viene a darse un festín. Hasta que hicimos esto, no había una motivación normal para ordeñar vacas. Experimentaron el estrés de esto.
Un robot es esencialmente un puesto cerrado único. Tiene dos puertas. Uno se abre cuando la vaca sale, el otro lanza la próxima vaca y se cierra.
Hay un mito que a la gente le gusta decir: supuestamente a una vaca le encanta que las lecheras la ordeñen. Ser acariciada, amada, y solo entonces ella dará mucha leche. De hecho, esto es una mierda absoluta. Lo único que ama a una vaca es la falta de estrés y la repetibilidad absoluta. Si una vaca se alimenta con la misma dieta todos los días, se ordeña por igual a la misma hora, se le da la misma cantidad de agua y se mantiene preferiblemente a la misma temperatura, y no hay mucho ruido alrededor, entonces la vaca dará la cantidad máxima de leche, porque es cómoda. Tan pronto como aparezca cualquier factor externo, habrá menos leche. El truco de los robots es que realizan todas las operaciones absolutamente idénticas de vez en cuando.
Entra la vaca, le dan comida. Se coloca un brazo manipulador debajo de la vaca. Hay un vaso de ordeño. Primero se limpia, luego se ordeñan los primeros goteos para que la vaca comience el proceso hormonal de suministro de leche. Se analizan estos goteos: si la vaca tiene alguna enfermedad, si todo está en orden. Después de medio minuto, comienza el proceso de ordeño.
La mano toma las tetinas y las acerca a los pezones de la ubre. En el interior hay un monitor de frecuencia cardíaca, que con cierta frecuencia enciende y apaga la presión negativa. Y la leche comienza a chupar.
Hay un sensor que verifica la ocupación. Cuando cae el suministro de leche, se ordeña la vaca. La taza de ordeño se apaga y se aplica una solución especial a la ubre, que "cierra" la ubre. Después del ordeño, las vacas tienen un canal de leche abierto, y es imposible que la infección llegue allí. La solución con yodo lo conserva, por así decirlo.
Nadie controla el robot, él vive su vida. Él sabe dónde están las gafas, siempre están en un solo lugar. El siguiente es la visión por computadora. El robot tiene una cámara que recibe una imagen tridimensional con alta frecuencia. Algoritmo se ve en la imagen donde están los pezones.
Todas las imágenes en escala de grises son incoloras, solo un espectro de negro a blanco. La cámara 30 veces por segundo toma lo que sucede a su alrededor con una resolución bastante baja: 420 a 340. En la primera etapa, simplemente plantamos personas que señalaron dónde están los pezones de la ubre en la imagen. Primero, se segmentaron donde se encuentra todo el pezón, luego donde se ubican los puntos inferiores más extremos.
Tuve que recopilar muchos datos: disparamos a varios miles de vacas. Al principio, se usaron redes convolucionales para imágenes volumétricas, pero es muy difícil que las convoluciones aprendan de ellas: se necesita una gran cantidad de datos. Por lo tanto, se transfirieron a la detección estándar en una imagen plana, PyTorch se tomó como marco.
Historia de desarrollo
Mis padres eran veterinarios y durante mucho tiempo solo trabajaban en una granja colectiva. Primero, a mi padre se le ofreció convertirse en subdirector de la empresa, y luego dirigir la compañía en el vecindario, desarrollarla. Tenemos una broma en nuestra familia que dice que el agricultor colectivo no es una profesión, sino un estado mental. De marzo a octubre, el trabajo comienza a las cinco de la mañana y no termina hasta las nueve de la noche. Es muy dificil. Algo pasa todo el día.
La agricultura es una industria ambigua, y no quiere decir que sea muy monetaria. No me veía como un granjero en absoluto. Cuando mi hermano y yo fuimos a varias empresas en Europa y analizamos robots, me sorprendió su historia sobre generaciones. Fue especialmente divertido cuando dijeron: “He estado dirigiendo esta empresa durante 13 años después de mi padre. Estamos creciendo bien Teníamos 60 vacas, y se convirtieron en 70. ¡Nos estamos desarrollando! Cuando mi padre tomó la empresa en la dos milésima, había cien vacas. Ahora hay mil y medio, y todos dudan si esto es un crecimiento suficiente.
Estudié en uno de los mejores estudiantes de educación física en la región de Moscú, en el distrito Sergiev Posad, y definitivamente tuve que convertirme en un técnico. Realmente me gustó la programación. Los principales lenguajes en física y matemática fueron Pascal y Delphi, y sabía un poco de C ++. Ahora no entiendo cómo, pero logramos hacer muchas cosas interesantes en Pascal. En noveno grado, la maestra nos dijo: "Te prohíbo jugar juegos en el aula solo si tú mismo no los escribes". Y escribimos algunos en un año. Primero hicieron su serpiente, luego los tanques, y pudieron jugarse en la red.
Para ingresar a la universidad, escribí varias olimpiadas: MIPT, Baumanka. Podría hacerlo en cualquier lugar, solo podía elegir. Abrí las listas de todas las especialidades que hay en las universidades, leí y me aburrí increíblemente. No quería hacer algunas cosas fundamentales, quería algo más centrado en la práctica. La elección recayó gradualmente en Baumanka, en lugar de MIPT o la Universidad Estatal de Moscú.
La robótica parecía la combinación perfecta: creas algo físico, pero puedes escribir código y ver cómo existe en el mundo real. Desafortunadamente, tenemos una educación en robótica bastante débil. No funciona a nivel del sistema. Cuando se le da una lista de referencias, ni un solo libro data del siglo XXI, se desmotiva fuertemente. Nos enseñaron a diseñar, resolver problemas en términos térmicos y comprometedores. Y la robótica real tenía que ser enseñada por nosotros mismos.
Cuando hicimos nuestros diplomas, decidí que escribir ordinariamente es aburrido, y necesito elegir algo que pueda usarse más tarde. En este momento del año pasado, comenzamos nuestro proyecto. Después de la defensa, incluso reunieron un pequeño equipo de amigos. Alguien estaba involucrado en circuitos, alguien estaba programando. Reunimos un montón de especialidades y comenzamos a hacer la primera versión.
Inspirados por las ideas de los libros, decidieron que era necesario alquilar una casa en algún lugar fuera de Moscú y vivir y trabajar allí todo el verano. ¡Fue una idea terrible! Seis tipos que viven en un solo lugar realmente no siguen lo que sucede a su alrededor, pero realmente trabajan duro.
Era un semillero ... todo en una fila. Recuerdo un momento divertido cuando el vape estaba ganando popularidad. Abre una sala donde están sentados dos desarrolladores, y no hay nada visible allí, ¡simplemente nada! Entra y piensa, pero ¿hay gente aquí?
Este verano hicimos los primeros bocetos del manipulador. Se produjeron algunos primeros detalles: solo recopilamos los dibujos y los ordenamos en el sitio de producción. Por supuesto, cometimos un millón de errores, antes de tener diseñadores muy inexpertos. Ahora encontraron un especialista con clase en robótica, y comenzaron a pasar de un grupo de iniciativa de garaje a una compañía cuyo producto cumple con los estándares de la industria y los requisitos modernos de la robótica.
Dentro del proyecto, incluso hacemos cosas de muy bajo nivel por nuestra cuenta, porque todo tiene sus propios detalles y los productos existentes no nos convienen. Para ordeñar una vaca, no podemos usar los manipuladores industriales estándar de 6 grados existentes. Son redundantes para nuestro diseño y muy caros. Ahora tenemos cuatro grados de libertad. Y es diez veces más barato que cualquier manipulador industrial.
Escribimos todos los circuitos con programación de bajo nivel, todos los microprocesadores, todas las piezas de diseño y software por nuestra cuenta. Nosotros mismos no producimos a menos que sensores, motores y otras cosas similares.
Alimentando robots, carruseles y raciones de aprendizaje automático
Cuando comenzamos a bucear más duro, nos dimos cuenta de que con un solo robot de ordeño no se pueden cerrar todas las necesidades de la granja. Por lo tanto, se agregaron dos productos más.
Feedpusher
Cuando las vacas se colocan en la granja, comen a través del titular de la cabeza (sacan la cabeza hacia adelante) donde tienen el alimento. Pero en su fisiología, constantemente lo empujan hacia atrás y dejan de recibirlo, porque el titular de la cabeza restringe su movimiento. Resulta que tienen un metro de alimento: comen 30-40 cm y otros 60 están fuera de su alcance.
Por lo general, una persona camina con una pala de nieve y mueve todo hacia atrás. Pero una persona tiene la capacidad de olvidar, ser flojo, hacer mal. La vaca en este momento comienza a comer menos, esto es malo. Para esto, se les ocurrió este tipo de robot.
Pero, de nuevo, la mayoría se crearon en Europa. Allí están diseñados para trabajar en un solo patio o en la misma habitación. En las grandes empresas, hay muchos patios, generalmente de tres a cinco granjas cercanas, de diferentes maneras combinadas. El empujador de alimentación, como una aspiradora, viaja a lo largo de su camino y regresa a la estación de carga.
Para que esto sea rentable, un robot debe servir varios metros. Pensar e introducir alimentadores especiales también es costoso y difícil. En primer lugar, la conversión de granjas es costosa, ya que tendrá que hacer reparaciones importantes. En segundo lugar, en los patios se requiere mucho espacio libre, al menos para que pase el tractor. Por lo tanto, un robot es una solución simple y perfecta.
Robotización Carrusel
Hay salas de ordeño especiales, generalmente llamadas carruseles. Este es un gran rotor, donde se encuentran de veinte a cuarenta vacas. Gira lentamente y hay operadores en un círculo. Primero, limpian la ubre, se ponen y quitan el aparato. Pero lo hacen muy lentamente, y el carrusel a menudo está inactivo.
Ahora es imposible reemplazar completamente estos carruseles por otros robóticos; es muy costoso. Hacemos manipuladores que se pueden instalar en cualquier tipo de carrusel, y esto lo acelerará enormemente, en un treinta por ciento. Ya con tal aceleración, la cantidad de ganado y la cantidad de vacas en la granja pueden aumentar considerablemente.
Estudio de la dieta
Ahora están tratando de alimentar a las vacas de acuerdo con la teoría del equilibrio. Cada vaca por litro de leche necesita una cierta cantidad de nutrientes, kilojulios de energía, proteínas y grasas. Pero absolutamente no se tienen en cuenta las características de cada vaca. Es lo mismo que alimentar a cada persona como un hombre de mediana edad de ochenta metros de altura, como si todos tuvieran el mismo metabolismo.
Estamos creando un sistema que analiza cómo reaccionó la vaca a los diferentes componentes, cuánta leche se le dio y qué calidad tenía. En base a esto, recopilamos la dieta correcta actual para todos los componentes.
Simplemente tomamos la cantidad máxima de información sobre cómo se alimentaron las vacas antes, qué valores de energía tenía cada componente. Intentamos construir una dieta no para el rendimiento máximo de leche, sino para la máxima rentabilidad de la empresa. Cada componente tiene su propio costo, además sabemos cuánto cuesta un litro y queremos encontrar un equilibrio cuando una vaca da mucha leche, pero su costo es bastante bajo.
Una vaca da hasta 13 mil litros al año. Pero con tal leche, un litro cuesta, por ejemplo, 25 rublos. Si realiza una ración de ocho mil quinientos litros, entonces el precio de costo puede ser de aproximadamente 12 rublos, y el margen es significativamente mayor que, en la versión con maximización de la producción de leche. Se necesita un modelo para encontrar un equilibrio.
Pero existen limitaciones en las pruebas que son fáciles de ignorar. Las vacas no se pueden eliminar y los componentes se agregan rápidamente porque producen enzimas en el estómago que son responsables de la descomposición, por ejemplo, del trigo. Y los nuevos componentes no serán digeridos al principio si los presenta abruptamente. En los humanos, por cierto, funciona de la misma manera. Cuando comemos la misma comida, la digerimos muy bien.
Inversiones y actitud gubernamental
En ese momento tenía mis propios fondos. Primero vivimos de ellos. Estos fueron tiempos muy oscuros. A veces era imposible pagar ningún salario. Un tipo tenía un préstamo para un automóvil, y a principios de mes le arrojé 12 mil en una tarjeta para que pagara al banco. Luego resultó atraer dinero, nos convertimos en finalistas de Statrtup Village en Skolkovo, se hizo más fácil.
Al mismo tiempo, nos convertimos en residentes en Skolkovo, porque intenté pagar un sueldo blanco. Skolkovo dio preferencias fiscales para esto, además esperábamos obtener subvenciones. Pero hay una especie de brecha. Para recibir una subvención para el primer producto en Skolkovo, el producto ya debe tener dinero. Cómo superar esto cuando no hay dinero y hay un deseo de hacer es incomprensible.
Ahora, creo, todavía tenemos al menos seis meses para el momento en que comenzamos a vender robots y todo esto se convertirá en un negocio en funcionamiento. El término está ligado a los detalles de trabajar con hierro. Tiene un largo ciclo de producción, pruebas, certificación. Pero ahora somos conscientes de todas las explotaciones agrícolas más grandes, de todos los jefes de estas explotaciones agrícolas, y estamos en contacto con todos. Espero que ya no surjan problemas serios.
Por supuesto, todos tienen conservadurismo. Pero aquí es necesario no contar, sino mostrar. Por lo tanto, estamos haciendo el primer patio en nuestro lugar para que pueda tomar de la mano y demostrar que este es un robot, así es como se ordeña, esta es su economía.
Creemos que hay muchos requisitos previos para hacer frente a nuestro proyecto. El primero es el apoyo del gobierno. Los robots están subsidiados, tienen arrendamientos, un montón de preferencias fiscales. El estado apoya la transición a la robótica agrícola. Hay programas bajo los cuales el estado hace casi todo para que pueda comprar e instalar robots por usted mismo.
El problema es que la gente no quiere vivir en un pueblo. El pueblo no es perfecto como lugar de vida, es imposible construir una infraestructura normal allí. La robotización es la salida.
Por supuesto, cuando la compañía tiene 20 robots, también hay especialistas que los atenderán. La robotización no limpia los trabajos, aumenta la eficiencia de la empresa. Por lo general, en lugar de los empleados que se dedicaban al ordeño, aparecen otros, aquellos que interactúan con los robots. Hemos seleccionado varias buenas universidades agrícolas en las que queremos abrir departamentos donde enseñarán a las personas cómo usar robots. Es decir, junto con la venta de robots, daremos trabajo a las personas.
Mis padres son los escépticos más grandes de todos y el mayor apoyo al mismo tiempo.
Antes, sin importar lo que me preguntaran, lo que estaba haciendo, todas las reuniones y reuniones: el trabajo en los negocios es extraño, en realidad consiste en solo reuniones. Al principio bromearon al respecto. Pero el nivel de seriedad de las reuniones creció, las personas que conocimos fueron más geniales y serias. Y poco a poco el escepticismo desapareció. Solo había confianza en que todo saldría bien.