Проблемы экологии остаются острым вопросом на протяжении уже, как минимум, трёх десятилетий. Вред окружающей среде наносится на самых разных уровнях: от бытового мусора до токсичных отходов, от свалок до выбросов заводов, а также загрязнения океанов. Уже очевидно, что правительства стран и защитники природы не справляются с такими объёмами: очищать планету в том же темпе, в котором её загрязняет человек, не получается. Запуск в массовое производство робота-мусорщика, вероятно, сможет изменить ситуацию. И это не единственный способ использовать умные машины для помощи природе. Роботы в экологии в скором времени должны занять важное место.
Поскольку задач по защите окружающей среды слишком много, а их объёмы впечатляют, необходима автоматизация процессов очистки, сортировки, переработки, а также их ускорение. Не говоря уже о том, что некоторые работы попросту сложны для человека, вредны или вовсе невыполнимы. Современная робототехника шагнула очень далеко, и уже есть возможности активного использования умных машин в этом направлении. Сочетание конструирования, программирования и встроенного интеллекта позволяют рассчитывать на хорошие результаты.
Как роботы помогают в борьбе с мусором
Простейший пример роботизации в вопросах уборки отходов – разработка и внедрение автоматов для сдачи мусора. В данном случае нельзя сказать, что робот очищает планету, но он помогает предотвратить её загрязнение. Первые системы уже внедрены, например, в Швейцарии: здесь установлены автоматы для приёма отходов. Они умеют принимать вредный, а также мелкий бытовой мусор.
Процесс прост: человек сдаёт в автомат отходы, а за это получает деньги. Суммы, конечно, мизерные, но всё же они мотивируют несознательных граждан более серьёзно относиться к раздельному сбору вторсырья. Такой робот позволяет автоматизировать процесс:
- не нужно платить сотруднику, который принимал бы мусор и выдавал вознаграждение (это было бы просто невыгодно);
- нет графика работы – автоматы можно установить так, чтобы вторсырьё можно было сдать круглосуточно.
Мусорные контейнеры с датчиками
Конечно, приведённый выше пример очень простой – подобными вещами сейчас сложно кого-то удивить. В России тоже есть подобные автоматы, хотя пока они слабо распространены. Но уже существуют и более сложные системы. Например, в настоящее время в Голландии внедряют умные мусорные контейнеры. В них установлены датчики заполнения. По достижении определённой отметки система передаёт данные в единый центр.
Таким образом, у коммунальных служб появляется возможность планировать график выездов и правильный маршрут. Этим тоже занимается специальная компьютерная программа. Плюсы, которые можно получить за счёт использования таких мусорных контейнеров:
- Экономия времени и топлива при вывозе.
- Поддержание стабильной чистоты в населённых пунктах.
На данный момент разработкой и поставкой умных мусорных контейнеров занимается финляндская компания Enevo. В частности, она выпускает датчики и программное обеспечение к ним.
В России схожее оборудование разрабатывает и продаёт компания Wasteout.
Роботизированные мусоровозы
Контейнеры – только начало. Разработчики умных роботов пошли дальше и придумали мусоровозы, работа которых будет частично автоматизирована. Проект под названием «ROAR» был запущен в Швеции ещё в 2017 году, когда компании Renovo и Volvo выпустили первую такую машину.
Суть её работы:
- В первые поездки водитель прокладывает маршруты, а мусоровоз фиксирует их и запоминает.
- Последующие рейсы выполняются на автопилоте, по GPS. Маршруты выстраиваются роботом так, чтобы затраты времени и топлива были минимальными.
- Водитель при этом участвует в процессе: управляет механизмом загрузки отходов в кузов.
Машина рассчитана на то, чтобы замечать препятствия и объезжать их, либо выжидать нужное время, если речь идёт о небольшом движущемся объекте – от человека до животного.
В дополнение к этому проекту запускался сервис мониторинга загруженности баков с помощью беспилотников. Однако технология оказалась невостребованной. Проект закрыли.
Уборка океанов, морей и озёр
Об уборке водного пространства стоит сказать отдельно. Мусор попадает туда разными путями, и его количество огромно. Постепенно отходы скапливаются на дне, а также в толще воды. При отсутствии течения мусор собирается у берегов. До сих пор его пытались убирать вручную. Это было дорого, сложно и слишком трудоёмко. Сейчас появились новые возможности.
Робот WasteShark был разработан компанией RanMarine. Предполагается, что он будет плавать в прибрежных районах, а также около портов. Задача – собирать мусор ещё до момента его попадания в открытый океан.
Фактически этот робот представляет собой коробку из пластика с электродвигателем внутри. Предусмотрено отверстие, в которое попадает мусор. Дополнительная функция робота – анализ качества воды, определение её состава и замеры температуры.
Данные автоматически передаются в Единый центр управления. У робота есть оператор. Он отслеживает данные и, в случае необходимости, корректирует курс. На текущий момент такой робот уже запущен; он успешно прошёл испытание в Роттердаме. Сейчас он работает у берегов Дубая и в Великобритании.
Компания RanMarine не остановилась на достигнутом. На данный момент в её планах сборка и массовый выпуск новых роботов под названием Great WasteShark. Их возможности более широкие. За один рейс он может собрать полтонны отходов. Отличительной особенностью является то, что он работает от солнечных батарей. Робот достаточно самостоятельный: он может курсировать по океану с помощью навигатора.
Схожий аппарат разработали для морей и озёр. Инициатором стала компания во Франции. Робот называется Marine Drone. Разработан он был международный конструкторской школой, а главная цель – постепенный разбор Большого мусорного пятна.
По своей конструкции Marine Drone похож на WasteShark, с той разницей, что плавает он под водой. Визуально система похожа на мусорный контейнер в виде корзины. Внутри неё – двигатель, а также аккумуляторы. Особенности функционирования:
- Робота довозят до места сбора мусора на корабле.
- После этого его спускают на воду, и он самостоятельно собирает всевозможные отходы.
- Чтобы не наносить урон окружающей среде, в систему встроен звуковой излучатель: он распугивает рыб. При полной загруженности ёмкости робот возвращается на корабль для разгрузки.
- Дальнейшая работа ложится на плечи людей: отходы нужно извлечь, а батареи перезарядить или заменить.
В таблице ниже приведено ещё несколько роботов, выполняющих функцию уборки в океанах, реках, морях. Это те разработки, которые уже запущены в том или ином виде.
Название робота |
Особенности и основные функции |
Row-Bot |
Небольшой робот, разработка Великобритании. Интересна технология, за счёт которой он функционирует. Его назначение – очистка от бактерий, причём энергию он вырабатывает из этих же бактерий. |
Seasarm |
Плавучий конвейер разработки США. Робот предназначен для сбора нефтепродуктов с поверхности воды. |
FRED |
Разработан компанией ClearBlueSea. Представляет собой платформу на парусах, длина которой составляет 30 метров. Задача – сбор пластика в морях. |
Борьба с Большим мусорным пятном – ещё одна важная задача. Фактически это самая крупная свалка мира. Основные отходы здесь – рыбацкие сети и пластик. Крайне негативный момент: пластик постепенно, под влиянием солнечных лучей и компонентов воды, распадается на мелкие частицы, размер которых – вплоть до миллиметра и менее. Это наносит значительный вред окружающей среде. В дальнейшем это может быть вредно и для человека, поскольку люди питаются морепродуктами.
На данный момент один из людей, заинтересованных в решении данной проблемы – Боян Слад. Он изобретатель, живёт в Нидерландах. Организовал стартап Ocean CleanUp. Цели глобальные: очистить Мировой океан.
У Бояна уже есть первая разработка: это плавучий рукав в форме буквы V, который тянется на сотни метров. К нему прикреплена сеть, утопленная в воде. Эту конструкцию планируется растягивать по морю, чтобы она двигалась за счёт течения и собирала мусор. На данный момент тестирование системы уже проводилось у берегов Сан-Франциско, Голландии и Японии. Сейчас она запущена в работу и отправлена к Большому пятну.
Преимущества робототехники в экологии
Перечислим плюсы использования роботов для целей экологии:
- Ускорение процессов. Убирать вручную тем или иным способом – долго. Людей просто-напросто не хватает.
- Экономия средств. Возвращаясь к предыдущему пункту, можно добавить, что мало кто согласится долго работать на энтузиазме. Людям нужно платить. Учитывая объёмы отходов, которые нужно убирать, суммы получаются очень внушительными. Роботизированные системы обходятся дешевле.
- Отсутствие человеческого фактора. Можно не опасаться халатного отношения к работе. Автоматика проводится сортировку и уборку с высокой точностью, качественно, строго по заданному алгоритму.
- Освобождение людей от тяжёлого и зачастую вредного труда. Несмотря на то, что для определённых слоёв населения в некоторых странах это заработок, сортировка отходов иногда очень сильно вредит здоровью, вплоть до непоправимого ущерба. Всё зависит от вида мусора.
- Увеличение объёмов очистки, сортировки, переработки. Ускорение процессов даёт возможность убирать больше мусора и других отходов. Увеличиваются объёмы сортировки. Расширяются возможности переработки вторсырья.
Примеры реальных технологий
Ниже приведены уже существующие роботы – проекты, реализованные в том или ином виде. Они успешно выполняют свои задачи, показывая хорошие результаты.
Роботы для сортировки строительного мусора (Recycler)
Отлично, если автоматизировать удаётся не только сбор мусора и других отходов, но и сортировку. Эта работа, как правило, не для людей: она грязная, неприятная, монотонная. До сих пор было мало желающих выполнять такие задачи. При этом организации по переработке мусора ещё и не могли предложить достойную оплату подобного труда, поскольку бизнес подобного рода – не самый выгодный.
Установка контейнеров раздельного сбора была призвана частично решить проблему. Но были и негативные моменты. Одни люди путали мусорные контейнеры, другие просто не считали нужным разделять, выбирая любую из корзин для всех видов отходов.
Компания ZenRobotics решила эту проблему. Технология Recycler предполагает наличие у робота целого ряда возможностей, особенностей и функций:
- наличие мусорных контейнеров для разных видов отходов;
- лента конвейера;
- два манипулятора, выбирающие нужный мусор и распределяющие его;
- датчики для распознавания – металлоискатели, видеокамеры;
- встроенный искусственный интеллект.
Небольшой недостаток в том, что пока этот робот рассчитан только на строительный мусор. Но сама технология уже разработана и протестирована, а значит, можно применить её и для бытовых отходов. Момент, когда это случится, уже не за горами.
Интересно, что даже с учётом ошибок робот показывает отличные результаты. Они лучше, чем при использовании ручного труда.
В Китае тоже был создан подобный робот. На данный момент он запущен в пилотном проекте и работает на стройках.
Роботизированные мусорные баки (Trashbot)
Компания CleanRobotics из Сан-Франциско разработала мусорный контейнер под названием TrashBot. Перед ним была поставлена задача не только принимать отходы, но и сортировать их.
Работает он по тому же принципу, что и описанные выше роботы для сортировки строительного мусора. Только в данном случае речь идёт о бытовых отходах. TrashBot уже успешно используется во многих кафе, на вокзалах, в аэропортах.
Как обучающие конструкторы могут вдохновить на создание таких решений
Как можно заметить, робототехника становится перспективным направлением. Создание автоматических систем очень важно для общества, но можно посмотреть на это и с другой стороны. Сейчас самое время освоить профессию, связанную с робототехникой.
В настоящее время очень много образовательных программ, по которым можно обучиться, в том числе детям. Приобрести первые конструкторы для тренировки сборки и программирования можно через наш каталог. Мы продаём только лучшие модели проверенных компаний-производителей с мировым именем.
Заключение
Забота об экологии – одно из важнейших направлений ближайшего будущего. От неё зависит качество жизни каждого человека на Земле. Возможно, именно вы или ваш ребёнок сможете внести значительный вклад в развитие, разрабатывая и запуская подобные проекты.