English
1. ΣΥΝΟΠΤΙΚΗ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΦΥΣΙΚΟΥ ΑΝΤΙΚΕΙΜΕΝΟΥ ΠΡΑΞΗΣ
Οι πρακτικές της Γεωργίας Ακριβείας, που περιλαμβάνουν την εφαρμογή εξατομικευμένων πρακτικών (βλ. εισροών) στη βάση τοπικών μετρήσεων σε αγροτεμάχια, δεν ενδείκνυνται για όλες τις γεωργικές εργασίες. Συγκεκριμένα, η παραγωγή επιλεγμένων γεωργικών προϊόντων υψηλής ποιότητας επιπλέον απαιτεί χειρωνακτικές δεξιότητες που βασίζονται σε εμπειρική γνώση. Για παράδειγμα, αμπελουργικές εργασίες όπως τρύγος, διάφορα κλαδέματα, ραντίσματα, κ.α. απαιτούν τις προαναφερθείσες δεξιότητες. Αυτό το υψηλής προστιθέμενης αξίας έργο προτείνει την ανάπτυξη μιας ολοκληρωμένης (υπό την έννοια της ενσωμάτωσης πολλών δεξιοτήτων) καινοτόμου τεχνολογίας με όνομα «Τεχνολογία Επιδέξιας Γεωργίας Αμπελώνων (ΤΕΓΕΑ)» για βέλτιστη συνεργασία μιας ομάδας τροχήλατων ρομπότ εφοδιασμένων με αισθητήρια ηλεκτρονικά όργανα καθώς και με βραχίονες στους οποίους προσαρμόζονται κατάλληλα εργαλεία. Η (επίγεια) ομάδα των ρομπότ θα εφοδιάζεται με χάρτες πλοήγησης από ένα εναέριο πολύπτερο. Σκοπός είναι η μαζική αυτοματοποίηση επιλεγμένων αμπελουργικών εργασιών με μακροπρόθεσμο στόχο την ελαχιστοποίηση της ανθρώπινης παρουσίας στον αμπελώνα κατά την παραγωγική διαδικασία. Με άλλα λόγια, μακροπρόθεσμος στόχος είναι η επέκταση της τέταρτης βιομηχανικής επανάστασης (Industrie 4.0) στην αγροτική παραγωγή. Τα κίνητρα για αυτοματοποίηση επιδέξιων εργασιών προς παραγωγή ποιοτικών σταφυλιών και, ακολούθως, σταθερά υψηλής ποιότητας οίνου περιλαμβάνουν: την αύξηση του περιθώριου κέρδους στην οινοποιία, την έλλειψη έμπειρων εργατικών χεριών κατά τη διάρκεια εποχικής ζήτησης, την δραστική μείωση της μόλυνσης του φυσικού περιβάλλοντος, π.χ. από φυτοφάρμακα κατά το ράντισμα, με ταυτόχρονη μείωση της δαπάνης για φάρμακα ραντίσματος, και την ποσοτική αύξηση της παραγωγής μέσω αυτοματοποίησης. Ένα μακροπρόθεσμο κίνητρο αποτελεί η έναρξη καινοτόμου βιομηχανικής παραγωγής για την ανάπτυξη, βελτίωση, συντήρηση και λειτουργία της τεχνολογίας ΤΕΓΕΑ στην Περιφέρεια Ανατολικής Μακεδονίας και Θράκης. Η βασική υλικοτεχνική υποδομή περιλαμβάνει ένα πολύπτερο και τρία κατάλληλα εξοπλισμένα, τροχήλατα ρομπότ. Το πολύπτερο χρησιμοποιείται για χαρτογράφηση, τα δύο τροχήλατα ρομπότ είναι «επιδέξια», ενώ το τρίτο είναι «κουβαλητής». Συγκεκριμένα, κάθε επιδέξιο ρομπότ έχει επάνω του προσαρμοσμένο έναν ρομποτικό βραχίονα εξοπλισμένο με ένα τουλάχιστον ρομποτικό χέρι καθώς και διάφορα ηλεκτρονικά αισθητήρια όργανα στα οποία συμπεριλαμβάνονται κάμερες. Ένα επιδέξιο ρομπότ επιτελεί αμπελουργικές εργασίες δεξιοτήτων είτε μόνο του είτε αλληλεπιδρώντας συνεργατικά με κάποιο άλλο επιδέξιο ρομπότ. Τέλος, ένα επιδέξιο ρομπότ μπορεί να κατευθύνει το ρομπότ κουβαλητή κατά τις ανάγκες μεταφοράς υλικών. Στο πλαίσιο αυτού του έργου πιλοτικά θα εστιάσουμε στις ακόλουθες βασικές αμπελουργικές εργασίες: (1) κοπή (βλ. ξεφύλλισμα, κορφολόγημα και συγκομιδή), (2) ράντισμα (προληπτικό), (3) δέσιμο, και (4) λήψη αποφάσεων (για έγκαιρη ανίχνευση συγκεκριμένων ασθενειών, ενδεικτικά βλέπε βοτρύτη και περονόσπορο, καθώς και για πρόγνωση της παραγωγής). Αυτή η πρόταση προτείνει πολλαπλές επεκτάσεις/καινοτομίες στο τρέχον έργο Τ1ΕΔΚ-00300 (ΕΠΑνΕΚ) με τίτλο «Εξατομικευμένος Βέλτιστος Τρύγος με Αυτόνομο Ρομπότ (ΕΒΤAΡ)» της Δράσης ΚΑΙΝΟΤΟΜΩ (προϋπολ. σχεδόν 1 εκατ. ευρώ). Οι προτεινόμενες επεκτάσεις/καινοτομίες αφορούν, πρώτον, το εύρος των επιδέξιων εργασιών που επιτελούνται με τροχήλατα ρομπότ στην αμπελουργία, δεύτερον, την βέλτιστη συνεργατική εμπλοκή δύο τύπων ρομπότ που λειτουργούν είτε με συγκεκριμένες δεξιότητες είτε ως κουβαλητές, αντίστοιχα, και, τρίτον, την εκτεταμένη χρήση μηχανικών χεριών που μοιάζουν με ανθρώπινα χέρια.
2. ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ ΥΛΟΠΟΙΗΣΗΣ
Οι αμπελουργικές εργασίες δεξιοτήτων ενδιαφέροντος ταξινομούνται στις ακόλουθες τέσσερις βασικές κατηγορίες: (1) Κοπή, που συμπεριλαμβάνει κλάδεμα, ξεβλάστωμα, ξεφύλλισμα, συγκομιδή, κορφολόγημα, κόψιμο πλαϊνών και κόψιμο χόρτων, (2) Ράντισμα, (3) Στερέωμα, με δετικό συρραπτικό, και (4) Λήψη αποφάσεων, για έγκαιρη ανίχνευση ασθενειών, για λίπανση που απαιτείται και για πρόγνωση της παραγωγής. Το ράντισμα εφαρμόζεται στο αμπέλι σχετικά με ασθένειες είτε προληπτικά (κατά προτίμηση) είτε θεραπευτικά. Σε κάθε περίπτωση μας ενδιαφέρει να εφαρμοστεί το ράντισμα στοχευμένα, δηλ. όπου και όσο χρειάζεται, προστατεύοντας το περιβάλλον από την αλόγιστη χρήση φυτοφαρμάκων και μειώνοντας το κόστος παραγωγής. Χρειαζόμαστε τουλάχιστον δύο επιδέξια ρομπότ διότι ορισμένες αμπελουργικές εργασίες (1) απαιτούν συνεργατικά τις δεξιότητες δύο χεριών, π.χ. το «δέσιμο», και (2) επιταχύνονται με ομαδική εργασία, π.χ. ο τρύγος. Θα χρησιμοποιηθούν μηχανικά χέρια κυρίως για τη συγκομιδή. Ενώ, για όλες τις υπόλοιπες αμπελουργικές εργασίες θα χρησιμοποιηθούν τα συνηθισμένα αμπελουργικά εργαλεία που χρησιμοποιεί και ο άνθρωπος κατάλληλα προσαρμοσμένα επάνω σε ρομποτικό βραχίονα. Εναλλακτικά, θα χρησιμοποιηθούν μηχανικά χέρια τα οποία θα χειρίζονται τα προαναφερθέντα εργαλεία όπως και το ανθρώπινο χέρι. Διάφοροι τύποι μηχανικών χεριών από το εμπόριο θα δοκιμαστούν συγκριτικά. Αν και, προς το παρόν, τα μηχανικά χέρια που είναι διαθέσιμα στο εμπόριο κοστίζουν ακριβά, η ικανότητά τους να χειριστούν μια ποικιλία (φθηνών) εργαλείων μετριάζει το συνολικό κόστος χρήσης τους. Επιπλέον, τα μηχανικά χέρια προσφέρονται για συνεργασία με ανθρώπους. Η διαδικασία υλοποίησης του έργου θα περιλαμβάνει αρχικά τη σχεδίαση και ανάπτυξη του απαραίτητου λογισμικού αναφορικά με τις παραπάνω γεωργικές εργασίες στις οποίες θα συμμετέχουν τα ρομποτικά συστήματα. Στο πλαίσιο της σχεδίασης θα έχουν ολοκληρωθεί οι αναγκαίες ερευνητικές διαδικασίες για την αποτύπωση των βέλτιστων πρακτικών που απαιτούνται στις γεωργικές εργασίες προκειμένου να επιλεχθεί η μεθοδολογία εκείνη που θα εφαρμοστεί στο έργο. Παράλληλα, θα αναπτυχθούν οι εφαρμογές πλοήγησης των ρομπότ, της μεταξύ τους επικοινωνίας, ειδικότερα κατά τη συνεργασία τους για την εκτέλεση ομαδικών εργασιών, καθώς και ο καθορισμός των δεδομένων που θα αντλούνται και θα επεξεργάζονται από τους αισθητήρες. Κατόπιν, σε συνέχεια της ολοκλήρωσης των επιμέρους σταδίων των προαναφερθέντων εργασιών θα πραγματοποιείται η προμήθεια του εξοπλισμού και η κατασκευή όλων των διατάξεων για τις εργασίες κοπής, ραντίσματος, δεσίματος και μεταφοράς αντικειμένων. Στη διάρκεια υλοποίησης του έργου θα πραγματοποιηθούν δύο επίπεδα δοκιμών και αξιολόγησης των διαδικασιών που εφαρμόστηκαν, προκειμένου να γίνουν οι απαραίτητες παραμετροποιήσεις που θα συμβάλουν στην επιτυχή ολοκλήρωση του έργου. Οι διαδικασίες των δοκιμών και αξιολογήσεων θα συνοδεύονται από σχετικές εκθέσεις. Τέλος, το έργο θα ολοκληρωθεί με τη σταδιακή προβολή των επιμέρους αποτελεσμάτων της ανάπτυξης και των δοκιμών που πραγματοποιήθηκαν, καθώς και την επιχειρηματική εκμετάλλευση των αποτελεσμάτων, κατοχυρώνοντάς τα και αναπτύσσοντας το κατάλληλο επιχειρηματικό σχέδιο εμπορικής εκμετάλλευσης.
