En 2017, une histoire très intéressante a été entendue dans les médias au sujet d'une start-up qui traite des robots de vaches dans des fermes laitières industrielles. L'entreprise s'appelle R-SEPT, puis elle a reçu 10 millions de roubles d'investissements. Mais un an s'est écoulé et il n'y a aucune nouvelle de ce qui s'est passé ensuite. Nous avons contacté Alexei Hahunov, le fondateur de la startup, et avons parlé de développement. Il s'avère que toute l'année, son équipe a pensé au prototype du robot et, il y a à peine une semaine, a effectué les premiers essais sur le terrain à la ferme.
Sous la coupe se trouve l'histoire d'un étudiant en robotique qui a grandi dans une ferme parentale a transformé un diplôme universitaire en une start-up industrielle, a rassemblé ses premiers manipulateurs avec des amis, puis est passé au niveau des programmes d'État de robotique agricole. Eh bien et surtout - que le bras de fer d'un robot et de la vision industrielle est meilleur qu'une laitière vivante.
Alexey HakhunovCette semaine, nous avons mis le robot à la ferme et traire la première vache pour eux. Tout s'est bien passé. Notre famille a une entreprise laitière où je travaillais auparavant. Il est situé dans le quartier Sergiev Posad, le village de Kuzmino. Nous avons là-bas quinze cents vaches. Il s'agit d'une grande entreprise.
J'ai fait mes études en robotique. Naturellement, les mains démangent d'utiliser les connaissances théoriques au combat. J'ai examiné la situation de la robotique dans le domaine de l'élevage laitier et suis arrivé à une conclusion intéressante. Tous les robots existants - et il y a maintenant trois principaux fabricants - ont été créés en Europe, et les marchés d'Amérique ou de Russie en sont très différents. Les petites exploitations familiales comptant jusqu'à 200 vaches sont courantes en Europe. En Russie, en Chine et en Amérique, ils sont très importants. Nous avons une entreprise où il y a environ 50 000 vaches. Dans le même temps, en Europe, 40% des exploitations sont robotisées, et sur d'autres marchés, la robotisation ne dépasse pas 1%. Et le problème est que les robots conçus pour les petites exploitations n'étaient pas adaptés aux réalités des grandes.
En Europe, l'agriculteur se traite, se nourrit et fait tout. La vache doit être traite pour la première fois à cinq ou six heures du matin. C'est un processus complexe - vraiment complexe. Pour soulager la douleur de l'agriculteur, ils ont mis au point un robot qui aide à y faire face, mais n'apporte aucun avantage économique. Il est nécessaire simplement pour le rendre plus facile pour l'agriculteur. Et les grandes entreprises sont nécessaires pour réaliser des bénéfices. Le coût du robot, la productivité, la maintenabilité et d'autres choses doivent répondre à un grand nombre de normes de l'industrie.
Presque tous les robots existants sont venus avec des vétérinaires. Ils savaient très bien comment travailler avec une vache, mais beaucoup de leurs conceptions n'étaient pas parfaites, redondantes et avaient de nombreux défauts évidents.
Nous avons décidé de créer un robot de conception industrielle, qui coûtera moins cher que les modèles existants, mais il disposera des dernières technologies du domaine de la robotique et tiendra compte de toute l'expérience avec une vache. Il y a un objectif - il reste à le réaliser.
Robot de traite
Selon les pratiques modernes dans les fermes, les vaches n'ont pas de place fixe - seulement cent ou deux cents vaches se promènent dans la cour, peuvent se coucher dans n'importe quelle stalle et manger à tout moment. Un robot est placé dans le même cycle et la vache y vient elle-même.
Le régime alimentaire d'une vache se compose d'un très grand nombre de composants. Mais la chose la plus agréable pour elle est l'alimentation composée. C'est comme un bonbon pour une personne. Pour conduire une vache dans un robot, ils ne lui donnent pas de nourriture en temps normal, mais ne la donnent que dans un robot, et elle vient là pour se régaler. Jusqu'à ce que nous fassions cela, il n'y avait pas de motivation normale pour la traite des vaches. Ils en ont souffert.
Un robot est essentiellement une seule stalle fermée. Il a deux portes. L'un s'ouvre à la sortie de la vache, l'autre lance la vache suivante et se ferme.
Il y a un mythe que les gens aiment raconter: soi-disant une vache aime être traite par des laitières. Pour être caressée, aimée, et seulement alors, elle donnera beaucoup de lait. En fait, c'est une connerie absolue. La seule chose qu'une vache aime, c'est le manque de stress et la répétabilité absolue. Si une vache est nourrie tous les jours avec le même régime, traite également à la même heure, avec la même quantité d'eau et de préférence maintenue à la même température, et qu'il n'y a pas de bruit fort autour - alors la vache donnera la quantité maximale de lait, car elle est confortable. Dès qu'un facteur externe apparaît, il y aura moins de lait. L'astuce des robots est qu'ils effectuent de temps en temps toutes les opérations absolument identiques.
La vache entre, elle reçoit de la nourriture. Un bras manipulateur est placé sous la vache. Il y a un verre de traite. Tout d'abord, il est nettoyé, puis les premiers filets sont traites afin que la vache commence le processus hormonal de la livraison du lait. Ces filets sont analysés - si la vache a des maladies, si tout est en ordre. Après une demi-minute, le processus de traite commence.
La main prend les tétines, les amène aux mamelons du pis. À l'intérieur, il y a un moniteur de fréquence cardiaque qui, avec une certaine fréquence, active et désactive la pression négative. Et le lait commence à sucer.
Il y a un capteur qui vérifie l'occupation. Lorsque l'approvisionnement en lait diminue, la vache est traite. La tasse de traite est éteinte et une solution spéciale est appliquée sur le pis, ce qui «ferme» le pis. Après la traite, les vaches ont un canal de lait ouvert et il est impossible pour l'infection de s'y rendre. La solution avec de l'iode la conserve pour ainsi dire.
Personne ne contrôle le robot, il vit sa vie. Il sait où sont les lunettes - elles sont toujours au même endroit. Vient ensuite la vision par ordinateur. Le robot possède une caméra qui reçoit une image tridimensionnelle à haute fréquence. L'algorithme regarde dans l'image où se trouvent les mamelons.
Toutes les images en niveaux de gris sont incolores, juste un spectre allant du noir au blanc. La caméra 30 fois par seconde prend ce qui se passe autour d'elle avec une résolution assez basse - 420 à 340. Au premier stade, nous venons de planter des gens qui ont indiqué où les mamelons du pis sont sur la photo. D'abord, ils ont segmenté où se trouve le mamelon entier, puis où se trouvent les points inférieurs les plus extrêmes.
J'ai dû collecter beaucoup de données - nous avons abattu plusieurs milliers de vaches. Au début, les réseaux convolutifs étaient utilisés pour les images volumétriques, mais il est très difficile pour les convolutions d'en tirer des leçons - une énorme quantité de données est nécessaire. Par conséquent, ils sont passés à la détection standard sur une image plate, PyTorch a été pris comme cadre.
Historique du développement
Mes parents étaient vétérinaires et ont longtemps travaillé dans une ferme collective. Tout d'abord, mon père s'est vu proposer de devenir directeur adjoint de l'entreprise, puis de diriger l'entreprise du quartier, de la développer. Nous avons une blague dans notre famille que l'agriculteur collectif n'est pas une profession, mais un état d'esprit. De mars à octobre, le travail commence à cinq heures du matin et ne se termine qu'à neuf heures du soir. C'est très dur. Quelque chose se passe 24 heures sur 24.
L'agriculture est une industrie ambiguë, pour ne pas dire qu'elle est fortement monétaire. Je ne me voyais pas du tout comme un fermier. Lorsque mon frère et moi sommes allés dans diverses entreprises en Europe et avons analysé des robots, j'ai été surpris de leur histoire sur les générations. C'était particulièrement drôle quand ils ont dit: «Je dirige cette entreprise depuis 13 ans après mon père. Nous grandissons bien. Nous avions 60 vaches - et elles sont devenues 70. Nous nous développons! » Quand mon père a pris l'entreprise au deux millième, il y avait cent vaches. Il y en a maintenant mille et demi, et tout le monde doute que cette croissance soit suffisante.
J'ai étudié dans l'un des meilleurs étudiants en éducation physique de la région de Moscou, dans le quartier de Sergiev Posad, et je devais définitivement devenir un technicien. J'ai vraiment aimé la programmation. Les principaux langages de la physique et des mathématiques étaient Pascal et Delphi, et je connaissais un peu le C ++. Maintenant, je ne comprends pas comment, mais nous avons réussi à faire beaucoup de choses intéressantes chez Pascal. En neuvième année, l'enseignant nous a dit: "Je vous interdit de jouer à des jeux en classe uniquement si vous ne les écrivez pas vous-même." Et nous en avons écrit quelques-uns en un an. Ils ont d'abord fait leur serpent, puis les tanks, et ils ont pu être joués sur le net.
Pour entrer à l'université, j'ai écrit plusieurs olympiades: MIPT, Baumanka. Je pouvais faire n'importe où, je ne pouvais que choisir. J'ai ouvert la liste de toutes les spécialités qui se trouvent dans les universités, j'ai lu, et je me suis incroyablement ennuyé. Je ne voulais pas faire des choses fondamentales, je voulais quelque chose de plus axé sur la pratique. Le choix s'est progressivement porté sur Baumanka, au lieu du MIPT ou de l'Université d'État de Moscou.
La robotique semblait être la combinaison parfaite - vous créez quelque chose de physique, mais vous pouvez écrire du code et voir comment il existe dans le monde réel. Malheureusement, nous avons une formation en robotique assez faible. Cela ne fonctionne pas au niveau du système. Quand on vous donne une liste de références, pas un seul livre ne date du 21e siècle, cela démotive fortement. On nous a appris à concevoir, résoudre des problèmes en termes de thermique et de compromis. Et la vraie robotique devait être enseignée par nous-mêmes.
Quand nous avons fait nos diplômes, j'ai décidé que l'écriture ordinaire était ennuyeuse et je devais choisir quelque chose qui pourrait être utilisé plus tard. À ce moment de l'année dernière, nous avons commencé notre projet. Après la défense, ils ont même réuni une petite équipe d'amis. Quelqu'un s'occupait des circuits, quelqu'un programmait. Nous avons rassemblé un tas de spécialités et avons commencé à faire la première version.
Inspirés par les idées des livres, ils ont décidé qu'il fallait louer une maison quelque part en dehors de Moscou et y vivre et travailler tout l'été. C'était une terrible idée! Six gars qui vivent au même endroit ne suivent pas vraiment ce qui se passe, mais travaillent vraiment dur.
C'était un foyer ... tout de suite. Je me souviens d'un moment amusant où la vape gagnait en popularité. Vous ouvrez une pièce où deux développeurs sont assis, et rien n'y est visible, juste rien! Entrez et réfléchissez, mais y a-t-il des gens ici?
Cet été, nous avons réalisé les tout premiers croquis du manipulateur. Quelques premiers détails ont été produits - nous venons de rassembler les dessins et de les commander sur le site de production. Bien sûr, nous avons fait un million d'erreurs - avant d'avoir des designers très inexpérimentés. Maintenant, ils ont trouvé un spécialiste de la robotique et ont commencé à passer d'un groupe d'initiative de garage à une entreprise dont le produit répond aux normes de l'industrie et aux exigences modernes de la robotique.
À l'intérieur du projet, nous faisons même des choses de très bas niveau par nous-mêmes, car tout a ses spécificités et les produits existants ne nous conviennent pas. Pour traire une vache, nous ne pouvons pas utiliser les manipulateurs industriels standard à 6 degrés existants. Ils sont redondants pour notre conception et très coûteux. Nous avons maintenant quatre degrés de liberté. Et c'est dix fois moins cher que n'importe quel manipulateur industriel.
Nous écrivons tous les circuits avec une programmation de bas niveau, tous les microprocesseurs, toutes les parties de conception et de logiciel par nous-mêmes. Nous ne produisons nous-mêmes que si des capteurs, des moteurs et d'autres choses similaires.
Nourrir les robots, les carrousels et les rations d'apprentissage automatique
Lorsque nous avons commencé à plonger plus fort, nous avons réalisé qu'avec un seul robot de traite, vous ne pouviez pas combler tous les besoins de la ferme. Par conséquent, deux autres produits ont été ajoutés.
Feedpusher
Lorsque les vaches sont disposées à la ferme, elles mangent par le porte-tête - elles collent la tête en avant - à l'endroit où elles ont la nourriture. Mais dans leur physiologie, ils le repoussent constamment et cessent de l'obtenir, car le porteur restreint leur mouvement. Il s'avère qu'ils ont un mètre d'aliment - ils mangent de 30 à 40 cm et 60 autres hors de portée.
Habituellement, une personne marche avec une pelle à neige et fait tout reculer. Mais une personne a la capacité d'oublier, d'être paresseuse, de mal faire. En ce moment, la vache commence à manger moins - c'est mauvais. Pour cela, ils ont imaginé ce type de robot.
Mais là encore, la plupart ont été créés en Europe. Là, ils sont conçus pour fonctionner dans une seule cour ou dans la même pièce. Dans les grandes entreprises, il existe de nombreux chantiers, généralement trois à cinq grandes exploitations situées à proximité, de différentes manières combinées. Le poussoir d'alimentation, comme un aspirateur, se déplace le long de son trajet et retourne à la station de charge.
Pour que cela soit rentable, un robot doit desservir plusieurs mètres. Penser et introduire des mangeoires spéciales est également coûteux et difficile. Premièrement, la reconversion des exploitations agricoles coûte cher, car elle devra effectuer des réparations majeures. Deuxièmement, dans les cours, il faut beaucoup d'espace libre - au moins pour que le tracteur passe. Par conséquent, un robot est une solution simple et transparente.
Robotisation de carrousel
Il existe des salles de traite spéciales, généralement appelées carrousels. Il s'agit d'un énorme roter, où se trouvent vingt à quarante vaches. Il tourne lentement et il y a des opérateurs dans un cercle. Tout d'abord, ils nettoient le pis, mettent et retirent l'appareil. Mais ils le font assez lentement et le carrousel est souvent inactif.
Il est désormais impossible de remplacer complètement ces carrousels par des robots - c'est très cher. Nous fabriquons des manipulateurs qui peuvent être installés sur n'importe quel type de carrousel, et cela accélérera considérablement - de trente pour cent. Déjà avec une telle accélération, le nombre de têtes de bétail et le nombre de vaches à la ferme peuvent être considérablement augmentés.
Étude de régime
Maintenant, ils essaient de nourrir les vaches selon la théorie de l'équilibrage. Chaque vache par litre de lait a besoin d'une certaine quantité de nutriments, de kilojoules d'énergie, de protéines et de graisses. Mais absolument pas pris en compte les caractéristiques de chaque vache. C'est la même chose que de nourrir chaque personne comme un homme d'âge moyen de 80 mètres de haut, comme si tout le monde avait le même métabolisme.
Nous créons un système qui analyse la réaction de la vache aux différents composants, la quantité de lait qui a été donnée et sa qualité. Sur cette base, nous collectons la bonne alimentation actuelle pour tous les composants.
Nous prenons simplement la quantité maximale d'informations sur la façon dont les vaches étaient nourries auparavant, sur les valeurs énergétiques de chaque composant. Nous essayons de construire un régime non pas pour une production laitière maximale, mais pour une rentabilité maximale de l'entreprise. Chaque composant a son propre coût, plus nous savons combien coûte un litre, et nous voulons trouver un équilibre quand une vache donne beaucoup de lait, mais son coût est assez faible.
Une vache donne jusqu'à 13 mille litres par an. Mais avec un tel lait, un litre coûte, par exemple, 25 roubles. Si vous composez une ration pour huit mille et demi de litres, le prix de revient peut être d'environ 12 roubles et la marginalité est nettement plus élevée que dans la version avec maximisation du rendement laitier. Un modèle est nécessaire pour trouver un équilibre.
Mais il y a des limitations dans les tests qui sont faciles à ignorer. Les vaches ne peuvent pas être retirées et les composants ajoutés rapidement car ils produisent des enzymes dans leur estomac qui sont responsables de la dégradation, par exemple, du blé. Et les nouveaux composants ne seront pas digérés au début si vous les introduisez brusquement. Chez l'homme, au fait, cela fonctionne de la même manière. Lorsque nous mangeons la même nourriture, nous la digérons très bien.
Investissements et attitude du gouvernement
A cette époque, j'avais mes propres fonds. Nous avons d'abord vécu avec eux. C'était une période très sombre. Parfois, il était impossible de payer le moindre salaire. Un gars avait un prêt pour une voiture et au début du mois, je lui ai jeté 12 000 dollars sur une carte pour qu'il paie la banque. Ensuite, cela s'est avéré attirer de l'argent, nous sommes devenus finalistes du village de Statrtup à Skolkovo, c'est devenu plus facile.
En même temps, nous sommes devenus résidents à Skolkovo, parce que j'ai essayé de payer un salaire blanc. Skolkovo a accordé des préférences fiscales pour cela, et nous espérions obtenir des subventions. Mais il y a une sorte d'écart. Pour recevoir une subvention pour le premier produit à Skolkovo, le produit doit déjà avoir de l'argent. Comment surmonter cela quand il n'y a pas d'argent et que l'on souhaite le faire est incompréhensible.
Maintenant, je pense, nous avons encore au moins six mois avant le moment où nous commençons à vendre des robots et tout cela deviendra une entreprise fonctionnelle. Le terme est lié aux spécificités du travail avec le fer. Il a un long cycle de production, des tests, une certification. Mais maintenant, nous connaissons bien toutes les plus grandes exploitations agricoles, tous les chefs de ces exploitations agricoles, et nous sommes en contact avec tout le monde. J'espère que de graves problèmes ne se poseront plus.
Bien sûr, tout le monde a le conservatisme. Mais ici il faut non pas dire, mais montrer. Par conséquent, nous faisons la première cour chez nous pour que vous puissiez prendre par la main et montrer que c'est un robot, c'est comme ça qu'il traite, c'est son économie.
Nous pensons qu'il existe de nombreuses conditions préalables pour mener à bien notre projet. Le premier est le soutien du gouvernement. Les robots sont subventionnés, ils ont des baux, un tas de préférences fiscales. L'État soutient la transition vers la robotique agricole. Il existe des programmes par lesquels l'État fait presque tout pour que vous puissiez acheter et installer des robots par vous-même.
Le problème est que les gens ne veulent pas vivre dans un village. Le village n'est pas parfait comme lieu de vie, il est impossible d'y construire une infrastructure normale. La robotisation est la solution.
Bien sûr, lorsque l'entreprise possède 20 robots, il y a aussi des spécialistes qui les entretiendront. La robotisation ne nettoie pas les emplois, elle augmente l'efficacité de l'entreprise. Habituellement, à la place des employés qui étaient occupés à la traite, d'autres apparaissent - ceux qui interagissent avec des robots. Nous avons sélectionné plusieurs bons collèges agricoles dans lesquels nous voulons ouvrir des départements où ils apprendront aux gens comment utiliser les robots. Autrement dit, avec la vente de robots, nous donnerons du travail aux gens.
Mes parents sont les plus grands sceptiques de tous et le plus grand soutien en même temps.
Auparavant, peu importe ce qu'ils me demandaient, ce que je faisais, toutes les réunions et réunions - le travail dans les affaires est étrange, il s'agit vraiment de simples réunions. Au début, ils en ont plaisanté. Mais le niveau de gravité des réunions a augmenté, les gens que nous avons rencontrés étaient plus cool et plus sérieux. Et peu à peu le scepticisme a disparu. Il n'y avait qu'une confiance que tout irait bien.