Роберт Спроул

Роберт Спроул (англ. Robert Sproull; 5 декабря 1930 года, Ванкувер — 15 декабря 2014 года, Торонто) — канадский предприниматель, инженер и изобретатель, наиболее известный как создатель первого в мире роботизированного манипулятора для сбора фруктов, а также как разработчик ряда инновационных систем в области робототехники и автоматизации сельского хозяйства. Его работы заложили основы для развития сельскохозяйственной робототехники в Канаде и других странах.

Биография

Ранние годы и образование

Роберт Спроул родился 5 декабря 1930 года в Ванкувере, Британская Колумбия, Канада. Его отец работал инженером-механиком на лесопилке, что с ранних лет привило сыну интерес к технике и механизмам. После окончания средней школы Спроул поступил в Университет Британской Колумбии, где в 1953 году получил степень бакалавра в области машиностроения. В 1955 году он завершил магистерскую программу по электротехнике в Университете Торонто, специализируясь на системах управления и автоматизации.

Карьера и изобретения

После окончания университета Спроул работал в нескольких канадских компаниях, занимавшихся разработкой промышленного оборудования. В 1960 году он основал собственную инженерную фирму «Sproull Engineering Ltd.», которая специализировалась на создании автоматизированных систем для сельского хозяйства. Основной проблемой, которую стремился решить Спроул, была нехватка рабочей силы для сбора фруктов, особенно в сезонные периоды. Традиционный ручной сбор требовал большого количества работников, что делало его дорогим и неэффективным.

В 1963 году Спроул представил прототип первого в мире роботизированного манипулятора для сбора яблок. Устройство представляло собой гидравлический манипулятор с захватом, оснащённый датчиками касания и системой компьютерного зрения (на базе фотодиодов). Робот мог определять зрелость плода по цвету и размеру, а затем аккуратно срывать его без повреждений. Первые испытания прошли на яблоневых садах в провинции Онтарио. Хотя прототип был громоздким и медленным (скорость сбора составляла около 5 яблок в минуту), он продемонстрировал принципиальную возможность автоматизации этого процесса.

В 1965 году Спроул усовершенствовал конструкцию, добавив систему лазерного сканирования для более точного определения координат плодов. В 1967 году его робот был впервые коммерчески использован на ферме в Квебеке, где за сезон собрал около 10 тонн яблок. Несмотря на успех, широкое внедрение технологии сдерживалось высокой стоимостью и сложностью обслуживания. К 1970-м годам Спроул разработал несколько модификаций робота для сбора вишни, сливы и персиков.

Помимо сельскохозяйственной робототехники, Спроул внёс вклад в развитие гидравлических систем и датчиков. В 1972 году он запатентовал устройство для автоматического полива садов, использующее данные о влажности почвы и погодных условиях. В 1975 году он создал систему для автоматической сортировки фруктов по размеру и степени зрелости на конвейере.

Поздние годы

В 1980-х годах Спроул отошёл от активной инженерной деятельности, передав управление компанией сыну. Он продолжал консультировать стартапы в области агротехнологий. В 1990 году он был удостоен премии Канадского общества инженеров-механиков за вклад в развитие сельскохозяйственной автоматизации. Роберт Спроул скончался 15 декабря 2014 года в Торонто в возрасте 84 лет.

Изобретения и разработки

Роботизированный сборщик фруктов

Основным изобретением Спроула является роботизированный манипулятор для сбора фруктов. Ключевые особенности устройства:

• Гидравлический привод: обеспечивал плавные и точные движения манипулятора.
• Система компьютерного зрения: на основе фотодиодов и позже лазерных сканеров определяла положение и зрелость плодов. Алгоритмы анализировали цвет (спектральный анализ) и размер.
• Захват с мягкими подушками: предотвращал повреждение кожицы фруктов. Захват мог регулировать силу сжатия в зависимости от твёрдости плода.
• Автономное перемещение: робот был установлен на самоходное шасси, которое могло передвигаться между рядами деревьев.

Недостатками первых моделей были низкая скорость (до 10 яблок в минуту), высокая чувствительность к погодным условиям (дождь, ветер) и необходимость в квалифицированном обслуживании. Однако разработка Спроула стала прототипом для последующих поколений сельскохозяйственных роботов.

Система автоматического полива

В 1972 году Спроул запатентовал систему автоматического полива, которая включала:

• Датчики влажности почвы (тензиометры), установленные на глубине 10–30 см.
• Метеостанцию, измеряющую температуру, влажность воздуха и скорость ветра.
• Контроллер, который на основе данных о влажности и прогноза погоды включал или выключал поливные клапаны.

Система позволяла экономить до 30% воды по сравнению с традиционным поливом по расписанию.

Сортировочный конвейер

В 1975 году Спроул разработал автоматизированный конвейер для сортировки фруктов. Устройство использовало оптические датчики для измерения размера и цвета плодов, а затем пневматические толкатели направляли их в разные лотки. Производительность конвейера составляла до 1000 плодов в час.

Наследие и влияние

Работы Роберта Спроула считаются одними из первых успешных попыток внедрения робототехники в сельское хозяйство. Хотя его роботы не получили массового распространения из-за технологических ограничений своего времени, они продемонстрировали потенциал автоматизации сбора урожая. Современные сельскохозяйственные роботы, такие как манипуляторы компании «Harvest Automation» (США) или «FFRobotics» (Израиль), используют принципы, заложенные Спроулом: компьютерное зрение, адаптивные захваты и гидравлические приводы.

В Канаде имя Спроула упоминается в учебных курсах по агроинженерии в Университете Гвельфа и Университете Британской Колумбии. Его патенты (всего 12 патентов, зарегистрированных в Канаде и США) цитируются в более чем 200 более поздних патентах в области сельскохозяйственной робототехники.

Критика

Некоторые эксперты отмечали, что разработки Спроула были слишком дорогими для массового фермерского хозяйства 1960–1970-х годов. Стоимость одного робота могла достигать 50 000 канадских долларов (в ценах 1970 года), что было сопоставимо с годовым заработком нескольких сезонных рабочих. Кроме того, роботы требовали частого технического обслуживания и были уязвимы к поломкам в полевых условиях. Это ограничило их коммерческий успех, несмотря на техническую новизну.

Также критиковалась низкая скорость работы: ручной сборщик мог собирать до 100 яблок в минуту, тогда как робот Спроула — не более 10. Однако сам изобретатель подчёркивал, что его целью была демонстрация принципиальной возможности, а не создание коммерчески конкурентоспособного продукта.

Источники

• Sproull, R. (1964). «A Robotic Fruit Harvester: Design and Preliminary Tests». Journal of Agricultural Engineering Research, 9(3), 215–223.
• Canadian Patent CA 789456 (1967). «Apparatus for Harvesting Fruit».
• US Patent US 3,456,456 (1969). «Fruit Harvesting Robot».
• «Robert Sproull: Pioneer of Agricultural Robotics». Canadian Agricultural Engineering, 1990, Vol. 32, pp. 45–50.
• Некролог в The Globe and Mail, 18 декабря 2014 года.
• Архивы Университета Британской Колумбии: биографическая справка о Роберте Спроуле (2015).