Trénink robota na sklizeň jahod technologiemi Siemens

Tags: Farma Ráječek | FRAVEBOT | Isaac | Nvidia | Omniverse | Siemens | Xcelerator

Na ro­din­né farmě Rá­je­ček u Brna na le­toš­ní úrodě jahod tes­tu­jí novou ge­ne­ra­ci ro­bo­tů Fra­ve­bot. Ro­bo­ty jsou vy­ba­ve­ny ří­di­cím sys­té­mem Si­ma­tic S7-1500 a dal­ší­mi tech­no­lo­gi­e­mi Si­e­mens a mají za úkol sklí­zet zralé ja­ho­dy a mo­ni­to­ro­vat zdra­vot­ní stav rost­lin a plodů. Na­vi­ga­ce ro­bo­tu je si­mu­lo­vá­na a tré­no­vá­na na di­gi­tál­ním dvoj­če­ti v pro­stře­dí Nvi­dia Isaac, AI pro de­tek­ci cho­rob a škůd­ců se cvičí na di­gi­tál­ním dvoj­če­ti rost­lin a plodů v pro­stře­dí Nvi­dia Omni­ver­se.

Bu­dou­cím tren­dem ze­mě­děl­ství je udr­ži­tel­né pěs­to­vá­ní plo­din s méně zdro­ji a bez po­u­ži­tí che­mic­kých pří­prav­ků. Aby ze­mě­děl­ci mohli vy­ho­vět těmto novým ná­ro­kům a po­ža­dav­kům, muse­jí úzce spo­lu­pra­co­vat s prů­mys­lem, který jim do­ká­že po­skyt­nout po­třeb­né ná­stro­je. Fra­ve­bot (Fruit and Ve­ge­table Robot), který mo­ni­to­ru­je a sklí­zí ja­ho­dy, je vý­sled­kem spo­lu­prá­ce spo­leč­nos­tí Fra­ve­bot (dříve Op­ti­so­lu­ti­ons), Si­e­mens, ro­din­né farmy Rá­je­ček a řady od­bor­ní­ků na pěs­to­vá­ní ovoce a ze­le­ni­ny.

Ve skle­ní­cích farmy Rá­je­ček se pro­há­ně­jí hned dva Fra­ve­bo­ty: Fra­ve­bot Scout mo­ni­to­ru­je zdra­ví ja­hod­ní­ků a plodů a sa­mo­zřej­mě také je­jich zra­lost, za­tím­co Fra­ve­bot Har­ves­tor po­má­há se skliz­ní. Roz­dě­le­ní pra­cov­ních čin­nos­tí mezi dva typy ro­bo­tů je vý­hod­né v mnoha smě­rech. Scou­ti, je­jichž pri­már­ním úko­lem je mo­ni­to­ro­vá­ní rost­lin, se po­hy­bu­jí po skle­ní­ku rych­le­ji, a kdyby měly sou­čas­ně vy­ko­ná­vat i ně­ja­kou práci, zdr­žo­va­lo by je to. Na­o­pak, pra­cov­ní ro­bo­ti fun­gu­jí efek­tiv­ně v pří­pa­dě, kdy vy­jíž­dě­jí pouze tam, kde jsou po­tře­ba.

Fra­ve­bot jako sou­část eko­sys­té­mu Si­e­mens Xce­le­ra­tor

Si­e­mens pro pro­jek­ty Fra­ve­bot za­jiš­ťu­je roz­hra­ní s fy­zic­kým svě­tem. Vizí Si­e­men­se je stát se do­da­va­te­lem ře­še­ní a sou­čas­ně pro­po­jo­vat různé do­da­va­te­le tech­no­lo­gic­kých ře­še­ní tak, aby do­ká­zal uspo­ko­jit po­tře­by kon­co­vé­ho zá­kaz­ní­ka. V tomto kon­krét­ním pří­pa­dě zá­kaz­ník z oboru ze­mě­děl­ství, který po­tře­bu­je po­moct se skliz­ní anebo s mo­ni­to­rin­gem rost­lin, najde na plat­for­mě Si­e­mens Xce­le­ra­tor už kon­krét­ní ře­še­ní – tech­no­lo­gie Si­e­mens ve spo­lu­prá­ci s vý­rob­cem gra­fic­kých čipů Nvi­dia a soft­ware od Fra­ve­bo­tu, který je jed­ním z part­ne­rů Si­e­mens na této plat­for­mě. Zá­kaz­ní­ko­vi je tak k dis­po­zi­ci kom­plet­ní ře­še­ní, které po­tře­bu­je, aniž by musel po­ptá­vat více růz­ných do­da­va­te­lů. Na jedno klik­nu­tí získá funkč­ní ře­še­ní se zá­ru­kou, že bude fun­go­vat, navíc do­lo­že­né i kon­krét­ní re­fe­ren­cí.

Robot tré­nu­je ve vir­tu­ál­ním pro­sto­ru

Zcela uni­kát­ním rysem ře­še­ní od Fra­ve­bo­tu je tré­no­vá­ní ro­bo­ta v pro­stře­dí di­gi­tál­ní­ho dvoj­če­te. To zatím neumí žádný ze za­hra­nič­ních kon­ku­renč­ních pro­jek­tů a je to pří­stup, který vzbu­zu­je velký ohlas i v aka­de­mic­kých kru­zích za­bý­va­jí­cích se vý­zku­mem apli­ka­cí mo­der­ních tech­no­lo­gií v ze­mě­děl­ství.

Tým vý­vo­já­řů z Fra­ve­bo­tu umí ge­ne­ro­vat tzv. syn­te­tic­ká data a v omni­ver­su, které běží na Nvi­dia gra­fic­kých kar­tách, na­si­mu­lo­vat jed­not­li­vé řádky jahod. Díky tomu, že si­mu­lač­ní ná­stro­je dnes umí si­mu­lo­vat i fy­zi­kál­ní zá­ko­ny (na­pří­klad tíhu jahod), je možné do­pře­du na­tré­no­vat neu­ro­no­vé sítě ro­bo­ta bez toho, že by se musel po­hy­bo­vat v re­ál­ném pro­stře­dí. Tím se vý­raz­ně urych­lí pro­ces vý­vo­je ro­bo­ta a sou­čas­ně se i ušet­ří ná­kla­dy, po­ně­vadž učení ro­bo­ta v re­ál­ném pro­stře­dí je vždy drahé. Tré­nink neu­ro­no­vé sítě pro kon­krét­ní pro­jekt a kon­krét­ní­ho zá­kaz­ní­ka navíc může začít ještě dříve, než se robot fy­zic­ky po­sta­ví. Toto je hlav­ní cesta: ne­za­mě­řit se pouze na ro­bo­tic­kou část, ale i na ana­ly­ti­ku a uži­va­tel­ské roz­hra­ní pro pěs­ti­te­le.

Druhá ge­ne­ra­ce Fra­ve­bo­tů je vy­ba­ve­na no­vý­mi tech­no­lo­gi­e­mi Si­e­mens. Fra­ve­bot je po­sta­ven na vyšší verzi ří­di­cí­ho sys­té­mu Si­ma­tic S7-1500 (před­cho­zí verze vy­u­ží­va­la Si­ma­tic S7-1200) do­pl­ně­né­ho o modul TM NPU (Neu­ral Pro­ces­sor Unit). Pro za­jiš­tě­ní běhu neu­ro­no­vých sítí je modul S7-1500 TM NPU vy­ba­ven Ten­sor­Bo­xem 520A – prů­mys­lo­vým PC s in­te­gro­va­ným čipem za­lo­že­ným na tech­no­lo­gii Nvi­dia Xa­vier Nx.

Ja­ho­do­vý robot ob­sa­hu­je i ně­ko­lik úpl­ných no­vi­nek z port­fo­lia Si­e­mens. Pře­de­vším jde o 5G rou­ter Sca­lan­ce MUM856-1, který umožňuje na­pří­klad re­ál­ný pře­nos videa sní­ma­né­ho ka­me­rou do cen­t­rál­ní­ho ří­di­cí­ho sys­té­mu. Spolu s wifi 6, která je na­bí­ze­na v to­tož­ném for­má­tu, navíc do­vo­lu­je rych­lou ko­mu­ni­ka­ci a vzdá­le­nou sprá­vu po­mo­cí Si­ne­ma Re­mo­te Con­nect – kli­en­ta pro cen­t­rál­ní sprá­vu všech VPN při­po­je­ní.

Další no­vin­kou je Ro­bot­Lib­ra­ry – tech­no­lo­gic­ká knihov­na umo­ž­ňu­jí­cí pro­gra­mo­vá­ní a ří­ze­ní ro­bo­ta jen za vy­u­ži­tí TIA Por­ta­lu a in­ter­pre­te­ru na stra­ně ro­bo­ta, čímž od­pa­dá nut­nost dvou pro­gra­mo­va­cích pro­stře­dí. Toto ře­še­ní vý­raz­ně usnadňuje pro­gra­mo­va­cí pro­ces a sou­čas­ně na­bí­zí i jis­tou mo­du­lár­nost. Jakmi­le si zá­kaz­ník při­pra­ví pro­gram, tak už je te­o­re­tic­ky jedno, jaký robot a od kte­ré­ho vý­rob­ce chce ovlá­dat. Počet vý­rob­ců, je­jichž ro­bo­ty ře­še­ní pod­po­ru­je, po­stup­ně na­růs­tá.

Vy­u­ži­tí ro­bo­tic­kých far­má­řů je velmi ši­ro­ké

Kromě jahod a raj­čat lze všech­ny va­ri­an­ty ro­bo­tic­ké­ho far­má­ře Fra­ve­bot vy­u­žít pro pěs­to­vá­ní a skli­zeň řady dal­ších plo­din. Je­di­ným ome­ze­ním je nutná exis­ten­ce skle­ní­ko­vé in­frastruk­tu­ry, tzn. ko­le­jí, po kte­rých se robot po­hy­bu­je, a dobré je mít i kva­lit­ní ná­stro­je na mo­ni­to­ro­vá­ní pro­stře­dí ve skle­ní­ku, pro­to­že sle­do­vá­ní vzá­jem­né vazby mezi pa­to­ge­nem s pro­stře­dím, ve kte­rém se rost­li­ny na­lé­za­jí, při­ná­ší mnoho velmi cen­ných in­for­ma­cí. Vedle ovoce a ze­le­ni­ny mohou v bu­douc­nos­ti vy­u­ží­vat Fra­ve­bo­ty i pěs­ti­te­lé okras­ných rost­lin, pře­de­vším kvě­tin, u nichž velmi zá­le­ží na vzhle­du a ne­po­ru­še­nos­ti.

Před­pro­dukč­ní mo­de­ly Fra­ve­bo­tů se chys­ta­jí do vý­ro­by

Všech­ny mo­de­ly ze­mě­děl­ských ro­bo­tů od spo­leč­nos­ti Fra­ve­bot, nástup­nic­ké firmy spo­leč­nos­ti Op­ti­So­lu­ti­ons, které jsou na­sa­ze­ny na farmě Rá­je­ček, jsou již v před­pro­dukč­ní fázi vý­vo­je. A brzy se již za­čnou vy­rá­bět verze pro­dukč­ní. Po­čí­tá se s pro­de­jem hlav­ně do za­hra­ni­čí do skle­ní­ko­vých vel­mo­cí, jako je Ni­zo­zem­sko, Ka­li­for­nie nebo Špa­něl­sko.