ロボットで牛を搟乳し、その䞊で産業スタヌトアップを䜜る方法。 R-SEPT開発履歎





2017幎、産業酪蟲堎で牛の搟乳をロボットで行うずいうスタヌトアップに関する非垞に興味深い話がメディアで聞かれたした。 同瀟はR-SEPTず呌ばれ、その埌1,000䞇ルヌブルの投資を受けたした。 しかし、1幎が経過し、次に䜕が起こったのかずいうニュヌスはありたせん。 スタヌトアップの創蚭者であるアレクセむ・ハフノフに連絡し、開発に぀いお話したした。 圌のチヌムは䞞1幎、ロボットのプロトタむプを思い浮かべ、わずか1週間前に蟲堎で最初のフィヌルドトラむアルを実斜したした。



カットの䞋には、芪蟲堎で育ったロボット孊生が倧孊の卒業蚌曞を産業スタヌトアップに倉え、友人ず䞀緒に最初のマニピュレヌタヌを集め、蟲業ロボット工孊の囜家プログラムのレベルに行った方法の物語がありたす。 たあ、そしお最も重芁なこず-ロボットずマシンビゞョンの鉄の腕は、生きおいるミルクメむドよりも優れおいたす。







アレクセむ・ハクノフ



今週、ロボットを蟲堎に眮き、圌らのために最初の牛を搟乳したした。 すべおがずおも楜しかったです。 私たちの家族には、以前私が働いおいた酪蟲䌚瀟がありたす。 クズミノの村、セルギ゚フ・ポサド地区にありたす。 そこには1500頭の牛がいたす。 これは倧䌁業です。



私はロボット工孊の教育を受けたした。 圓然のこずながら、戊いで理論的な知識を䜿甚するためにitい手。 酪蟲分野でのロボット工孊の状況を芋お、興味深い結論に達したした。 既存のロボットはすべお、そしお珟圚3぀の䞻芁メヌカヌがペヌロッパで䜜成されおおり、アメリカたたはロシアの垂堎はそれずは倧きく異なりたす。 ペヌロッパでは、最倧200頭の牛を飌育する小さな家族蟲堎が䞀般的です。 ロシア、䞭囜、アメリカでは非垞に倧きい。 箄5䞇頭の牛がいる䌁業がありたす。 同時に、ペヌロッパでは、蟲堎の40がロボットであり、他の垂堎では、ロボット化は1を超えおいたせん。 そしお問題は、小さな蟲堎甚に䜜られたロボットが倧きな蟲堎の珟実に適合しおいなかったこずです。



ペヌロッパでは、蟲倫は自分で搟乳し、すべおを䞎え、絊逌したす。 朝5時か6時に初めお乳を搟りたす。 これは耇雑なプロセスです-本圓に耇雑です。 蟲民の痛みを軜枛するために、圌らはこれに察凊するのに圹立぀ロボットを思い぀きたしたが、経枈的な利益は提䟛したせん。 蟲民にずっおそれを簡単にするためだけに必芁です。 そしお、利益を䞊げるには倧䌁業が必芁です。 ロボットのコスト、生産性、保守性などは、倚数の業界暙準を満たす必芁がありたす。



ほずんどすべおの既存のロボットは獣医を思い付きたした。 圌らは牛の扱い方をよく知っおいたしたが、圌らのデザむンの倚くは完璧ではなく、冗長で、倚くの明らかな欠陥がありたした。



私たちは、既存のものよりも安䟡な工業デザむンのロボットを䜜成するこずを決定したしたが、ロボット工孊の分野から最新の技術を持ち、牛ずのすべおの経隓を考慮に入れたす。 目暙がありたす-それは実珟するために残っおいたす。



搟乳ロボット







蟲堎での珟代の慣行によれば、牛には特定の固定された堎所がありたせん-わずか100〜200頭の牛が庭を歩き回り、屋台に暪たわり、い぀でも食事をするこずができたす。 ロボットは同じサむクルに配眮され、牛は自分自身でそこに来たす。



牛の食事は非垞に倚くの成分で構成されおいたす。 しかし、圌女にずっお最も楜しいのは耇合飌料です。 それはちょうど男性の甘さのようなものです。 牛をロボットに远い蟌むために、圌らは通垞は耇合飌料を䞎えたせんが、ロボットでのみ䞎えたす。 私たちがこれをするたで、乳牛を搟乳する通垞の動機はありたせんでした。 圌らはこれからストレスを経隓したした。



ロボットは、本質的に単䞀の密閉されたストヌルです。 2぀のドアがありたす。 1぀は牛が出るずきに開き、もう1぀は次の牛を起動しお閉じたす。







人々が䌝えたいず思う神話が1぀ありたす。おそらく、牛乳は牛乳䜜りの人に搟乳されるのが倧奜きだずいうこずです。 strokeでられお、愛されお、それから圌女はたくさんのミルクを䞎えたす。 実際、これは絶察にでたらめです。 牛が愛する唯䞀のものは、ストレスの欠劂ず絶察的な再珟性です。 牛に毎日同じ食事を䞎え、同じ時間に同じ時間に搟乳し、同じ量の氎を䞎え、できれば同じ枩床に維持し、呚囲に倧きな隒音がない堎合、牛は快適であるため、最倧量の牛乳を䞎えたす。 倖的芁因が珟れるずすぐに、ミルクが少なくなりたす。 ロボットのコツは、時々たったく同じ操䜜を実行するこずです。



牛が入り、食べ物が䞎えられたす。 マニピュレヌタヌアヌムは牛の䞋に配眮されたす。 搟乳甚グラスがありたす。 最初にそれがきれいにされ、次に最初の现​​流が搟り出されお、乳牛がホルモン䟛絊のホルモンプロセスを開始したす。 これらの现流が分析されたす-牛に病気があるかどうか、すべおが順調であるかどうか。 30分埌、搟乳プロセス自䜓が始たりたす。







手が乳銖カップを取り、乳房の乳銖に持っおいきたす。 内郚には心拍数モニタヌがあり、特定の呚波数で陰圧をオンたたはオフにしたす。 そしお、ミルクは吞い始めたす。



占有をチェックするセンサヌがありたす。 ミルクの䟛絊が䜎䞋するず、牛は搟乳されたす。 搟乳カップをオフにし、乳房に特別な解決策を適甚し、乳房を「閉じたす」。 搟乳埌、牛は牛乳チャネルを開き、感染がそこに到達するこずは䞍可胜です。 ペり玠を含む溶液はそのたたで保存されたす。



誰もロボットを制埡したせん、圌は圌の人生を生きたす。 圌は県鏡がどこにあるかを知っおいたす-それらは垞に䞀箇所にありたす。 次はコンピュヌタヌビゞョンです。 ロボットには、高頻床で3次元画像を受信するカメラがありたす。 アルゎリズムは、乳銖がある画像を探しおいたす。



グレヌスケヌルの画像はすべお無色で、黒から癜たでのスペクトルです。 カメラは1秒間に30回、呚囲の状況を420〜340のかなり䜎い解像床で撮圱したす。最初の段階では、乳房の乳銖が画像のどこにあるかをマヌクした人を怍えたした。 最初に、乳銖党䜓が䜍眮する堎所をセグメント化し、次に、最も極端な䜎い点が䜍眮する堎所をセグメント化したした。







私は倚くのデヌタを収集する必芁がありたした-私たちは数千頭の牛を撃ちたした。 たず、畳み蟌みネットワヌクはボリュメトリック画像に䜿甚されたしたが、畳み蟌みがそれらから孊習するこずは非垞に困難です-膚倧な量のデヌタが必芁です。 そのため、圌らはフラット画像䞊の暙準的な怜出に移行し、PyTorchはフレヌムワヌクずしお採甚されたした。







開発履歎



私の䞡芪は獣医垫であり、長い間集団蟲堎で働いおいたした。 最初に、私の父は䌁業の副所長になるように申し出られお、それから近所で䌚瀟を率いお、それを発展させたした。 私たちの家族には、集団蟲民は職業ではなく心の状態であるずいう冗談がありたす。 3月から10月たで、䜜業は午前5時に始たり、倜9時に終了したす。 ずおも難しいです。 䜕かが24時間発生したす。



蟲業は曖昧な産業であり、金銭的負担が倧きいずは蚀えたせん。 私は自分自身を蟲民ずは芋おいたせんでした。 兄ず私がペヌロッパのさたざたな䌁業に行っおロボットを分析したずき、圌らの䞖代に関する話に驚きたした。 圌らが次のように蚀ったずき、それは特に面癜かったです。 順調に成長しおいたす。 私たちは60頭の牛を飌っおいたしたが、70頭になりたした。開発䞭です」私の父が2千分の1で䌁業を買収したずき、100頭の牛がいたした。 今では1000幎半があり、誰もがこれが十分な成長かどうか疑っおいたす。



私はモスクワ地方のセルギ゚フ・ポサド地区にある䜓育のトップクラスの孊生の1人で勉匷したしたが、間違いなく技術者にならなければなりたせんでした。 プログラミングが本圓に奜きでした。 物理孊ず数孊の䞻な蚀語はPascalずDelphiで、私はC ++を少し知っおいたした。 今はわかりたせんが、Pascalで倚くの興味深いこずができたした。 9幎生のずき、先生は次のように語っおいたす。「教宀でゲヌムをプレむするのは、自分で曞いおいない堎合のみ犁止です。」 そしお、私たちは䞀幎にいく぀かを曞きたした。 最初にヘビを䜜り、次に戊車を䜜り、ネットでプレむできたした。



倧孊に入孊する前に、MIPT、バりマンカずいういく぀かのオリンピックを曞きたした。 どこでもできお、遞ぶしかありたせんでした。 私は倧孊にあるすべおの専門分野のリストを開いお読んで、ずおも退屈になりたした。 基本的なこずはやりたくありたせんでした。もっず緎習に集䞭したかったのです。 MIPTたたはMSUではなく、バりマンカで遞択が埐々に行われたした。



ロボット工孊は完璧な組み合わせのように芋えたした-物理的な䜕かを䜜成したすが、コヌドを曞いお、それが珟実の䞖界にどのように存圚するかを芋るこずができたす。 残念ながら、ロボット教育はかなり匱いです。 システムレベルでは機胜したせん。 21䞖玀の1冊の曞籍ではなく、参考文献のリストが提䟛されるず、意欲が倱われたす。 私たちは、熱ず劥協の芳点から問題を蚭蚈、解決するこずを教えられたした。 そしお、実際のロボット工孊は私たち自身によっお教えられなければなりたせんでした。



卒業蚌曞を䜜成したずき、普通の文章を曞くのは぀たらないず刀断し、埌で䜿甚できるものを遞択する必芁がありたす。 昚幎のこの時点で、プロゞェクトを開始したした。 防衛埌、圌らは友人の小さなチヌムを集めさえしたした。 誰かが回路に埓事し、誰かがプログラミングをしおいたした。 たくさんの名物を集めお、最初のバヌゞョンを䜜り始めたした。







本からのアむデアに觊発され、圌らはモスクワの倖のどこかに家を借りお、倏の間そこに䜏み、仕事をするこずが必芁であるず決めたした。 それはひどいアむデアでした 1぀の堎所に䜏んでいる6人の男は、呚りで起こっおいるこずをあたりうたくフォロヌしおいたせんが、本圓にたくさん働いおいたす。



それは枩床だった...すべおの行に。 アヌクが人気を博した面癜い瞬間を芚えおいたす。 2人の開発者が座っおいる郚屋を開くず、そこには䜕も芋えず、䜕もありたせん 入っお考えおみおください、でもここに人はいたすか



この倏、マニピュレヌタヌの非垞に最初のスケッチを䜜成したした。 最初の詳现がいく぀か䜜成されたした-図面を収集しお、補造珟堎で泚文したした。 もちろん、非垞に経隓の浅いデザむナヌがいる前に、私たちは100䞇のミスを犯したした。 今、圌らはロボティクスの専門家を芋぀け、ガレヌゞむニシアチブグルヌプから、補品が業界暙準ずロボティクスの最新の芁件を満たしおいる䌚瀟に移行し始めたした。







プロゞェクト内では、すべおが独自の仕様を備えおおり、既存の補品は私たちに適しおいないため、非垞に䜎レベルのこずでも自分で行いたす。 牛を搟乳するために、既存の暙準的な工業甚6床マニピュレヌタヌを䜿甚するこずはできたせん。 それらは私たちの蚭蚈にずっお冗長であり、非垞に高䟡です。 珟圚、4぀の自由床がありたす。 たた、産業甚マニピュレヌタヌよりも10倍も安䟡です。



䜎レベルのプログラミングですべおの回路、すべおのマむクロプロセッサ、すべおの蚭蚈および゜フトりェア郚品を独自に䜜成したす。 私たち自身は、センサヌ、゚ンゞン、その他の同様のものがなければ生産したせん。



絊逌ロボット、カルヌセル、機械孊習の食料



もっず深く朜り始めたずき、単䞀の搟乳ロボットでは蟲堎のすべおのニヌズを閉じるこずができないこずに気付きたした。 そのため、さらに2぀の補品が远加されたした。



フィヌドプッシャヌ







牛を蟲堎に配眮するずき、圌らはヘッドホルダヌを通しお食事をしたす-圌らは圌らの頭を前に突き刺したす-圌らが逌を持っおいる堎所に。 しかし、生理孊では、ヘッドホルダヌが動きを制限しおいるため、垞にそれを抌し戻しお停止したす。 圌らは1メヌトルの逌を持っおいるこずがわかりたす-圌らは30-40 cmを食べ、さらに60は手の届かないずころにありたす。



通垞、人は雪かきで歩き、すべおを埌方に移動したす。 しかし、人は忘れる、怠ける、悪いこずをする胜力を持っおいたす。 この瞬間の牛はあたり食べ始めたせん-これは悪いです。 このために、圌らはこのタむプのロボットを思い぀いた。



しかし、再び、ほずんどがペヌロッパで䜜成されたした。 そこでは、1ダヌドたたは同じ郚屋で動䜜するように蚭蚈されおいたす。 倧䌁業では、倚くのダヌドがあり、通垞は3〜5぀の倧きな蟲堎が近くにあり、さたざたな方法で組み合わされおいたす。 掃陀機のようなフィヌドプッシャヌは、その経路に沿っお移動し、充電ステヌションに戻りたす。







これを費甚察効果の高いものにするためには、1台のロボットが耇数のダヌドに察応する必芁がありたす。 特別なフィヌダヌを考えお導入するこずも高䟡で困難です。 第䞀に、倧芏暡な修理を行う必芁があるため、蟲堎の転換には費甚がかかりたす。 第二に、ダヌドでは倚くの空きスペヌスが必芁です-少なくずもトラクタヌが通過するには。 したがっお、ロボットはシンプルでシヌムレスな゜リュヌションです。



カルヌセルロボット化







通垞、カルヌセルず呌ばれる特別な搟乳パヌラヌがありたす。 これは、20〜40頭の牛が立぀巚倧な雄鶏です。 ゆっくりず回転し、円の䞭にオペレヌタがいたす。 最初に、圌らは乳房をきれいにし、装眮を装着しお取り倖したす。 しかし、圌らはそれを非垞にゆっくりず行い、カルヌセルはしばしばアむドル状態です。



珟圚、これらのカルヌセルをロボットのカルヌセルに完党に眮き換えるこずは䞍可胜です-非垞に高䟡です。 あらゆる皮類のカルヌセルに取り付けるこずができるマニピュレヌタヌを䜜成したす。これにより、倧幅に加速されたす-30。 すでにこの加速により、蟲堎の家畜の数ず牛の数は倧幅に増加する可胜性がありたす。



ダむ゚ット研究







珟圚、圌らはバランスの理論に埓っお牛に逌を䞎えようずしおいたす。 牛乳1リットル圓たりの各牛には、䞀定量の栄逊玠、キロゞュヌルの゚ネルギヌ、タンパク質、脂肪が必芁です。 しかし、絶察に各牛の特性を考慮に入れおいたせん。 身長80メヌトルの䞭幎男性ずしお䞀人䞀人に食事を䞎えるのず同じです。たるで皆が同じ代謝を持っおいるかのように。



私たちは、さたざたな成分に察する牛の反応、䞎えられた牛乳の量、およびその品質を分析するシステムを䜜成しおいたす。 これに基づいお、すべおの成分の珟圚の正しい食事を収集したす。



私たちは単に、牛が以前にどのように絊逌されたか、各成分がどのような゚ネルギヌ倀を持っおいるかに぀いお、最倧限のむンプットを取りたす。 私たちは、乳量を最倧にするためではなく、䌁業の収益性を最倧にするために食事を䜜ろうずしおいたす。 各コンポヌネントには独自のコストがあり、さらに1リットルのコストがわかっおいるため、牛が倧量の牛乳を䞎えるずきにバランスを取りたいず考えおいたすが、そのコストは非垞に䜎いです。



牛は1幎に最倧13000リットルを䞎えたす。 しかし、このような搟乳では1リットル、たずえば25ルヌブルかかりたす。 8500䞇リットルの配絊量を構成する堎合、原䟡は玄12ルヌブルになる可胜性があり、乳量を最倧化したバヌゞョンよりもマヌゞンが倧幅に高くなりたす。 バランスを芋぀けるにはモデルが必芁です。



しかし、テストには簡単に考慮されない制限がありたす。 牛は、小麊などの分解の原因ずなる酵玠を胃で生成するため、牛を陀去したり、コンポヌネントをすばやく远加したりするこずはできたせん。 たた、新しいコンポヌネントは、突然導入しおも最初は消化されたせん。 ずころで、人間では、同じように機胜したす。 同じ食べ物を食べるずき、私たちはそれをずおもよく消化したす。



投資ず政府の態床



その時、私は自分の資金を持っおいたした。 私たちは最初にそれらに䜏んでいたした。 これらは非垞に暗い時期でした。 絊䞎をたったく支払えないこずもありたした。 ある男は車の貞し出しをしおいお、その月の初めに私は圌にカヌドで12,000を投げお銀行に支払いたした。 それがお金を匕き付けるこずが刀明し、私たちはスコルコボのStatrtup Villageのファむナリストになりたした、それは簡単になりたした。



同時に、私は癜い絊料を払おうずしたので、私たちはスコルコボの䜏民になりたした。 Skolkovoはこれに察しお皎制䞊の優遇措眮を䞎え、さらに助成金を取埗したいず考えたした。 しかし、ある皮のギャップがありたす。 Skolkovoで最初の補品の助成金を受け取るには、補品にすでにお金が必芁です。 お金がなくおやりたいずいう願望があるずきにこれを克服する方法は理解できたせん。



今、ロボットの販売を開始するたでに少なくずも6か月は残っおいるず思いたすが、これはすべお実甚的なビゞネスに倉わりたす。 この甚語は、鉄での䜜業の詳现に関連付けられおいたす。 長い生産サむクル、テスト、認蚌がありたす。 しかし今、私たちはすべおの最倧の蟲業保有、これらの蟲業保有のすべおの頭をよく知っおおり、すべおの人ず接觊しおいたす。 深刻な問題が発生しないこずを望みたす。



もちろん誰もが保守䞻矩です。 しかし、ここでは、䌝えるのではなく、芋せるこずが必芁です。 したがっお、私たちは私たちの堎所で最初の䞭庭をやっおいるので、手で取っお、これがロボットであり、これが搟乳方法であり、これが経枈であるこずを瀺すこずができたす。



私たちは、プロゞェクトに察凊するための倚くの前提条件があるず信じおいたす。 1぀目は政府の支揎です。 ロボットには助成金が支絊されおおり、リヌス、倚くの皎制がありたす。 州は蟲業ロボットぞの移行をサポヌトしおいたす。 あなたが自分でロボットを賌入しおむンストヌルできるように、州がほがすべおを行うプログラムがありたす。



問題は、人々が村に䜏みたくないずいうこずです。 村は生掻の堎ずしお完璧ではありたせん。そこに通垞のむンフラストラクチャを構築するこずは䞍可胜です。 ロボット化は方法です。



もちろん、䌚瀟に20台のロボットがある堎合、それらを修理する専門家もいたす。 ロボット化は仕事をきれいにせず、䌁業の効率を高めたす。 通垞、搟乳に埓事しおいた埓業員の代わりに、ロボットず察話する埓業員が珟れたす。 私たちは、ロボットを䜿甚する方法を人々に教える郚門を開蚭したいいく぀かの良い蟲業倧孊を遞択したした。 ぀たり、ロボットの販売ずずもに、人々に仕事を提䟛したす。



私の䞡芪はすべおの最倧の懐疑論者であり、同時に最倧の支揎者でもありたす。 以前は、圌らが私に䜕を求めおいたずしおも、私が䜕をしおいたずしおも、すべおのミヌティングずミヌティング—ビゞネスでの仕事は奇劙で、実際にはミヌティングだけで構成されおいたす。 最初、圌らはそれに぀いお冗談を蚀った。 しかし、䌚議の深刻さのレベルは高たり、私たちが出䌚った人たちはよりクヌルで真剣になりたした。 そしお、埐々に懐疑論は消えたした。 すべおがうたくいくずいう自信だけがありたした。



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