Der Aufstieg technologiegesteuerter Erntelösungen über Edge AI

Die Landwirtschaft erlebt derzeit eine technologische Revolution, die die traditionellen landwirtschaftlichen Praktiken in effizientere, präzisere und nachhaltigere Verfahren umwandelt. Eine der herausragenden Innovationen in diesem Bereich ist die Entwicklung eines batteriebetriebenen autonomen mobilen Roboters (AMR), der mit einer Flotte von Drohnen ausgestattet ist. Dieses fortschrittliche System verspricht, die Obsternte neu zu definieren und bietet erhebliche Vorteile in Bezug auf Effizienz, Produktivität und Sicherheit.

Einführung des mit Drohnen ausgestatteten AMR

Der Kunde hatte ein innovatives AMR-System entwickelt, das den herkömmlichen Roboterarm durch mehrere Drohnen ersetzt, die jeweils mit Saugnäpfen an den Enden flexibler Verlängerungen ausgestattet sind. Diese Drohnen funktionieren wie Tentakel, mit denen sie geschickt Früchte von Bäumen und Reben pflücken. Dieser einzigartige Ansatz nutzt modernste Technologie, um den Ernteprozess zu rationalisieren und sicherzustellen, dass nur reife Früchte gepflückt werden.

Fortschrittliche Bildverarbeitungssysteme und KI-Algorithmen

Das Herzstück der Funktionalität des AMR ist sein hochentwickeltes Bildverarbeitungssystem. Die am AMR angebrachten Kameras scannen die Obstplantage kontinuierlich und nehmen hochauflösende Bilder der Früchte auf. Diese Bilder werden in Echtzeit von einem Bordcomputer verarbeitet, auf dem ein einzigartiger Algorithmus läuft, der den Reifegrad jeder Frucht bewertet. Der KI-Algorithmus wertet verschiedene Parameter aus, um den optimalen Erntezeitpunkt zu bestimmen und sicherzustellen, dass nur Früchte in ihrem optimalen Reifezustand geerntet werden.

Präzisionsernte mit Drohnen

Sobald das KI-System reife Früchte identifiziert hat, weist es bestimmte Drohnen zur Ernte zu. Während sich der AMR durch die Obstplantage bewegt, lösen die zugewiesenen Drohnen mit ihren Saugnäpfen die reifen Früchte sanft ab, um Schäden zu minimieren und die Qualität zu erhalten. Die geernteten Früchte werden dann in einem am AMR angebrachten Wagen gelagert und sind bereit für den Rücktransport zur Verarbeitungsstation.

Netzwerkintegration und prädiktive Analyse

Bei Früchten, die noch nicht reif sind, registriert das System ihren Standort und den geschätzten Reifezeitpunkt. Diese Daten werden in einem Netzwerk gespeichert, so dass das AMR genau dann zurückkehren kann, wenn die Früchte bereit zum Pflücken sind. Durch diese Vorhersagefähigkeit können die Landwirte ihre Erträge maximieren, ohne dass sie häufig das Feld aufsuchen müssen.

Überwachung und Anpassung in Echtzeit

Die Landwirte können den gesamten Ernteprozess in Echtzeit über eine App auf ihren Tablets überwachen. Diese App bietet umfassende Einblicke in den Betrieb des AMR, einschließlich des Status der Drohnen, der Menge der geernteten Früchte und des Reifegrads der verbleibenden Früchte. Darüber hinaus ist das System in hohem Maße anpassbar, so dass die Landwirte die Halterungen und Saugmechanismen der Drohnen an verschiedene Arten von Früchten anpassen können, von empfindlichen Beeren bis hin zu robusten Äpfeln.

Steigerung von Effizienz und Produktivität

Die Integration von künstlicher Intelligenz, Robotik und fortschrittlichen Bildverarbeitungssystemen bei der Obsternte bietet mehrere bedeutende Vorteile:

1. Gesteigerte Effizienz : Der AMR kann Tag und Nacht kontinuierlich arbeiten, ohne dass Pausen eingelegt werden müssen, wodurch sich die Menge der geernteten Früchte innerhalb eines bestimmten Zeitrahmens deutlich erhöht.
2. Verbesserte Genauigkeit : Das KI-gesteuerte Bildverarbeitungssystem stellt sicher, dass nur reife Früchte gepflückt werden, wodurch die Verschwendung reduziert und die Qualität der Ernte verbessert wird.
3. Arbeitsersparnis : Durch die Automatisierung des Pflückvorgangs wird der Bedarf an manueller Arbeit drastisch reduziert, was dem Arbeitskräftemangel entgegenwirkt und die Betriebskosten senkt.
4. Erhöhte Sicherheit : Die Automatisierung minimiert die körperliche Belastung und die Risiken, die mit der manuellen Obsternte verbunden sind, und sorgt so für ein sichereres Arbeitsumfeld.

Nachhaltige landwirtschaftliche Praktiken

Der Einsatz von intelligenten Maschinen wie dem AMR mit Drohnen trägt zu nachhaltigeren landwirtschaftlichen Praktiken bei. Die Präzision und Effizienz dieser Maschinen führt zu weniger Ressourcenverschwendung, geringeren Kohlenstoffemissionen durch weniger Feldbesuche und minimalen Schäden an den Pflanzen und der Umgebung. Darüber hinaus können die Landwirte durch die Optimierung des Ernteprozesses höhere Erträge und eine bessere Qualität der Erzeugnisse erzielen, was zur allgemeinen Ernährungssicherheit beiträgt.

Zukunftsperspektiven und Innovationen

Die Zukunft der Landwirtschaft liegt in der kontinuierlichen Integration fortschrittlicher Technologien. Innovationen wie KI-Plattformen und Robotik werden die landwirtschaftlichen Praktiken weiter verändern und neue Möglichkeiten für Automatisierung und Präzision bieten. Mit der Weiterentwicklung dieser Technologien können wir mit noch ausgefeilteren Systemen rechnen, die in der Lage sind, eine größere Vielfalt von Nutzpflanzen zu verarbeiten und sich an unterschiedliche landwirtschaftliche Umgebungen anzupassen.

Der Einsatz von Technologie in der Landwirtschaft, insbesondere die Entwicklung von Drohnen-gestützter AMR, stellt einen bedeutenden Fortschritt für die Branche dar. Durch die Nutzung von KI, Robotik und fortschrittlichen Bildverarbeitungssystemen können Landwirte bei der Obsternte ein noch nie dagewesenes Maß an Effizienz, Genauigkeit und Nachhaltigkeit erreichen. Dieser innovative Ansatz ist nicht nur eine Antwort auf die aktuellen Herausforderungen im Agrarsektor, sondern ebnet auch den Weg für eine produktivere und nachhaltigere Zukunft. Mit der Weiterentwicklung dieser Technologien sind die Möglichkeiten zur Verbesserung der landwirtschaftlichen Praktiken grenzenlos und versprechen eine neue Ära der intelligenten Landwirtschaft, von der Landwirte und Verbraucher gleichermaßen profitieren.

Überwindung von Hardware-Herausforderungen in der landwirtschaftlichen Robotik: Steigerung von Effizienz und Leistung

In dem sich rasch entwickelnden Bereich der Agrartechnologie ist die Zuverlässigkeit der Hardware entscheidend für den effektiven Einsatz moderner Maschinen. Die Kunden, die Pionierarbeit beim Einsatz autonomer mobiler Roboter (AMR) mit Drohnen für die Obsternte geleistet haben, sahen sich mit zwei großen Hardware-Herausforderungen konfrontiert: extreme Wetterbedingungen und nächtliche Einsätze.

Herausforderung 1: Extreme Wetterbedingungen

Landwirtschaftliche Maschinen, insbesondere solche, die auf offenen Feldern eingesetzt werden, müssen einer Vielzahl von Wetterbedingungen standhalten. Während unsere Kunden die externen Roboterkomponenten erfolgreich so konstruierten, dass sie der Abnutzung durch die Umwelt standhalten, stellte das Temperaturmanagement ein erhebliches Hindernis dar.

Erste Tests und thermische Drosselung

Bei ihren ersten Tests verwendeten unsere Kunden eine Computerplattform eines anderen Unternehmens. Während dieser Tests stellten sie fest, dass direkte Sonneneinstrahlung die Innentemperaturen der Computereinheiten auf über 50 °C ansteigen ließ. Diese extreme Hitze führte zu einer thermischen Drosselung, bei der die CPU ihre Leistung reduzierte, um eine Überhitzung zu vermeiden. Infolgedessen verschlechterte sich die Gesamtleistung des Systems und die Produktivitätserwartungen wurden nicht erfüllt.

Herausforderung 2: Nachtbetrieb

Die Reifung von Obst ist ein Prozess, der rund um die Uhr abläuft, und die optimale Erntezeit liegt oft in der Nacht. Um die Effizienz zu maximieren, muss das AMR-System in der Lage sein, bei schlechten Lichtverhältnissen effektiv zu arbeiten und Routen zu planen, die die Fahrten zur Lade- und Verarbeitungsstation minimieren.

Anforderungen für den Betrieb in der Nacht

Für den nächtlichen Ernteeinsatz benötigt das AMR-System:

• Effektive Beleuchtung : Zur Beleuchtung des Erntebereichs und zur Gewährleistung der Sichtbarkeit.
• Low-Light-Kamerafunktionalität : Kameras, die unabhängig von den Lichtverhältnissen präzise arbeiten und klare Bilder erfassen, damit der KI-Algorithmus den Reifegrad der Früchte analysieren kann.

Fortschrittliches Wärmemanagement

Um dieses Problem zu lösen, haben unsere Kunden fortschrittliche Wärmemanagementlösungen in ihre AMRs integriert. Sie entschieden sich für eine Computerplattform mit einem überlegenen Kühlsystem, das selbst bei starker Sonneneinstrahlung optimale Temperaturen aufrechterhalten kann. Diese neue Plattform umfasst:

• Verbesserte Wärmeableitung : Verwendung von Kühlkörpern und Wärmeleitpads, um die Wärme effektiv von den kritischen Komponenten abzuleiten.
• Aktive Kühlungssysteme : Integration von Lüftern und anderen aktiven Kühlmechanismen zur Aufrechterhaltung stabiler Betriebstemperaturen.
• Robuste Gehäuse : Entwicklung von Gehäusen, die empfindliche Elektronik vor direkter Sonneneinstrahlung schützen und gleichzeitig einen ausreichenden Luftstrom ermöglichen.

Durch diese Verbesserungen wurde sichergestellt, dass die AMRs unabhängig von den Außentemperaturen mit maximaler Leistung arbeiten, was die Zuverlässigkeit und Produktivität erhöht.

Integrierte Beleuchtung und fortschrittliche Bildgebung

Um diese Anforderungen zu erfüllen, implementierten unsere Kunden die folgenden Lösungen:

• Hochintensive LED-Beleuchtung : Installation energieeffizienter LED-Leuchten an den AMRs, um eine ausreichende Beleuchtung während des Nachtbetriebs zu gewährleisten. Diese Leuchten sind strategisch so platziert, dass sie den gesamten Betriebsbereich des AMR abdecken, ohne Blendung oder Schatten zu verursachen, die die Kameras stören könnten.
• Low-Light-Kameras : Der Einsatz von Kameras mit Schwachlicht- und Infrarot-Funktionen stellt sicher, dass das KI-System den Reifegrad von Früchten auch im Dunkeln genau erkennen und beurteilen kann. Diese Kameras sind so konzipiert, dass sie sich automatisch an wechselnde Lichtverhältnisse anpassen und dabei ein klares und präzises Bild liefern.

Optimierung von Routenplanung und Effizienz

Um die Effizienz in der Nacht weiter zu steigern, sind die AMRs mit fortschrittlichen Algorithmen zur Routenplanung ausgestattet. Diese Algorithmen analysieren Echtzeitdaten, um die effizientesten Routen zu ermitteln und die Häufigkeit der Rückfahrten zur Lade- und Verarbeitungsstation zu reduzieren. Zu den wichtigsten Funktionen gehören:

• Dynamische Pfadoptimierung : Kontinuierliche Aktualisierung der Routen auf der Grundlage der neuesten Reifedaten und Umgebungsbedingungen, um sicherzustellen, dass der AMR die maximale Anzahl reifer Früchte in einer einzigen Fahrt einsammelt.
• Vorausschauende Wartung : Überwachung des Zustands des AMR, um den Wartungsbedarf vorherzusehen, unerwartete Ausfallzeiten zu vermeiden und eine konstante Leistung zu gewährleisten.

Auswirkungen und Vorteile in der realen Welt

Durch die Bewältigung dieser Hardware-Herausforderungen konnten unsere Kunden die Leistung und Zuverlässigkeit ihrer AMRs erheblich verbessern. Zu den wichtigsten Vorteilen gehören:

1. Gesteigerte Produktivität : Dank des fortschrittlichen Wärmemanagements arbeiten die AMRs auch bei extremen Temperaturen mit voller Leistung und gewährleisten eine konsistente Fruchtsammlung.
2. Gesteigerte Effizienz : Nachtbetrieb ist jetzt möglich, so dass rund um die Uhr geerntet werden kann und die Ressourcen besser genutzt werden.
3. Höhere Qualität der Ernten : Durch die genaue Erkennung des Reifegrads und die schonende Behandlung durch die Drohnen wird sichergestellt, dass nur die besten Früchte gepflückt werden, wodurch die Verschwendung reduziert und die Qualität der Erträge insgesamt verbessert wird.
4. Kosteneinsparungen : Der geringere Bedarf an manueller Arbeit und der optimierte Energieverbrauch senken die Betriebskosten und erhöhen die Rentabilität der Landwirte.

Zukunftsperspektiven

Da die Technologie immer weiter fortschreitet, sind weitere Verbesserungen in der Agrarrobotik absehbar. Zu den möglichen Entwicklungen gehören:

• Verbesserte KI-Algorithmen : Für eine noch präzisere Reifeerkennung und Routenplanung.
• Verbesserte Energieeffizienz : Einsatz von Solarzellen und leistungsfähigeren Batterien zur Verlängerung der Betriebszeiten von AMR.
• Höhere Widerstandsfähigkeit : Verwendung fortschrittlicher Materialien, um die Widerstandsfähigkeit gegenüber rauen Umweltbedingungen weiter zu erhöhen.

Die Neousys Edge AI-Plattform revolutioniert die Konnektivität und Leistung von Drohnen

In der sich schnell entwickelnden Welt der Drohnentechnologie ist der Bedarf an robuster, zuverlässiger und effizienter Edge-KI-Verarbeitung von größter Bedeutung. Die Lösung zur Erfüllung dieser anspruchsvollen Anforderungen wurde in der Neousys Edge AI Platform Raneg of Systems gefunden. Die Neousys-Plattform wurde entwickelt, um die Edge-KI-Verarbeitung zu bewältigen, die Konnektivität für mehrere Drohnen zu vereinfachen und eine nahtlose drahtlose Kommunikation für Echtzeit-Status-Updates zu ermöglichen, was sie zu einer hervorragenden Wahl macht.

Optimale Leistung unter extremen Bedingungen

Eines der herausragenden Merkmale der Neousys-Edge-KI-Systeme ist die Fähigkeit, in Umgebungen mit sehr hohen Temperaturen zu arbeiten und Temperaturen von bis zu 60 °C standzuhalten. Diese Fähigkeit stellt sicher, dass das System auch bei intensiver Sonneneinstrahlung und hohen Temperaturen eine optimale Leistung beibehält. Dies ist vor allem dem innovativen Wärmeableitungsdesign von Neousys zu verdanken, das eine Drosselung der CPU verhindert und so einen gleichmäßigen und zuverlässigen Betrieb gewährleistet.

Erhöhte Produktivität im Feld

Sobald die gewählte Neousys Edge AI-Plattform eingesetzt wurde, kam es zu einer spürbaren Steigerung der Produktivität. Die Leistung des Systems war außergewöhnlich gut, übertraf die Erwartungen und lieferte hervorragende Ergebnisse. Diese gesteigerte Leistung ist ein Beweis für die fortschrittliche Technik und das Design der Plattform und macht sie zu einem unschätzbaren Vorteil im Feld.

Umfassende Konnektivität und Erweiterungsoptionen

Die robusten Neousys Nuvo Edge AI-Geräte sind mit einer Vielzahl von Anschlussmöglichkeiten ausgestattet, darunter PoE+ (Power over Ethernet Plus), GigE (Gigabit Ethernet) und USB 3.2 Gen1-Ports. Diese Ports ermöglichen den nahtlosen Anschluss von verschiedenen Sensoren, Kameras, LiDARs und anderen wichtigen Geräten. Darüber hinaus verfügt die Plattform über interne Erweiterungssteckplätze, die WiFi 6, WiFi 5 oder 4G/5G Funkkommunikationsmodule aufnehmen können. Diese Vielseitigkeit macht den Neousys Nuvo zu einem idealen Onboard-Computersystem für Autonomous Mobile Robot (AMR)-Anwendungen.

Gebaut für raue Umgebungen

Die eingebetteten Systeme von Neousys Nuvo sind so konzipiert, dass sie rauen Bedingungen standhalten und den MIL-STD-810G-Standard für Schock und Vibration erfüllen. Dieses robuste Design stellt sicher, dass die Plattform den Anforderungen verschiedener Betriebsumgebungen gewachsen ist und unabhängig von den Bedingungen eine zuverlässige Leistung bietet. Darüber hinaus verfügt das System über eine Zündungssteuerung, die eine weitere Ebene der Funktionalität und Sicherheit darstellt.

Hauptmerkmale der Neousys Edge AI-Plattform

1. Betrieb bei verschiedenen Temperaturen : Funktioniert bei Temperaturen von bis zu 60°C und gewährleistet Zuverlässigkeit unter extremen Bedingungen.
2. Wärmeableitendes Design : Verhindert die Drosselung der CPU und sorgt für eine gleichbleibende Leistung.
3. Verarbeitungsleistung
   • Unterstützt Intel® Xeon oder Core i7/i5 CPU
   • Unterstützt NVIDIA® Tesla/Quadro Inferenzbeschleuniger
   • Unterstützt Grafikkarten der NVIDIA® RTX 30/20-Serie
4. Mehrere Konnektivitätsoptionen : PoE+, GigE und USB 3.2 Gen1 Ports für den Anschluss einer Vielzahl von Geräten.
5. Interne Erweiterungssteckplätze : Unterstützt WiFi 6/5- oder 4G/5G-Module und erweitert so die Kommunikationsmöglichkeiten.
6. Robustes Design : Entspricht MIL-STD-810G für Schock und Vibration, geeignet für anspruchsvolle Umgebungen.
7. Steuerung der Zündungsleistung : Bietet zusätzliche Sicherheit und Funktionalität für verschiedene Anwendungen.
8. Elektrisch
   • Patentierte SuperCAP-USV zum Ausgleich unvorhergesehener Stromunterbrechungen
   • Weitbereichs-DC-Eingang
9. Erweiterung
   • PCIe-Erweiterung
   • PCI-Erweiterung
   • mini-PCIe-Erweiterung
   • M.2 B/E-Key-Erweiterung für Google TPU oder Movidius VPU-Modul
   • M.2 M Schlüsselerweiterung für NVMe/SATA Signal SSD
   • MezIO digitaler Eingang/Ausgang für zusätzliche COM-, Ethernet-, USB-Anschlüsse

Ideal für vielfältige Anwendungen

Die Vielseitigkeit dieser Neousys Edge AI-Systeme macht sie für eine breite Palette von Anwendungen geeignet. Ob für Drohneneinsätze, AMR-Systeme oder andere anspruchsvolle Umgebungen, diese Systemreihe bietet die notwendigen Werkzeuge und Fähigkeiten, um sich auszuzeichnen. Ihr robustes Design und ihr umfassender Funktionsumfang stellen sicher, dass sie die Anforderungen jedes Betriebs erfüllen, der Edge-KI-Verarbeitung und zuverlässige Konnektivität erfordert.

Zu den für diese Anwendung geeigneten Edge-KI-Systemen von Neousys, die mit Intel-Prozessoren der 13. und 12. Generation ausgestattet sind, gehören die Serien Nuvo-9166GC, Nuvo-10208GC, Nuvo-10108GC, Nuvo-9505D, Nuvo-9501, Nuvo-9160GC und Nuvo-9000.

Ihre Fähigkeit, unter extremen Temperaturen zu arbeiten, in Verbindung mit dem fortschrittlichen Wärmemanagement und den umfangreichen Anschlussmöglichkeiten, machen alle Systeme zu einem unverzichtbaren Werkzeug zur Steigerung von Produktivität und Leistung. Ob sie im Feld für Drohneneinsätze oder als Teil eines AMR-Systems eingesetzt werden, sie liefern außergewöhnliche Ergebnisse und erweisen sich als zuverlässige und leistungsstarke Lösungen.

Durch die Integration dieser Systeme können Betriebe neue Höhen der Effizienz und Zuverlässigkeit erreichen und sicherstellen, dass sie an der Spitze des technologischen Fortschritts bleiben. Das robuste Design und die breite Palette an Funktionen machen jedes dieser Systeme zu einer geeigneten Wahl für jede Anwendung, die robuste und zuverlässige Edge AI-Verarbeitungsfunktionen erfordert.