Mutlak geri tepme: robotlar tüm çevre kirliliğini ortadan kaldıracak

2024 Yazar: Seth Attwood | [email protected]. Son düzenleme: 2023-12-16 16:18

Antik Yunan günlerinden beri, atık konusu akuttu. Herkül'ün marifetlerinden biri - Augean ahırlarının temizlenmesi - o günlerde zaten sadece bir yarı tanrının gücü dahilindeydi. Kudüs'te, çöpün atıldığı ve çöpün yakıldığı toprak parçasına, daha sonra cehennemin genel adı olan Gehenna Fiery adı verildi.

Orta Çağ'da çöp ve lağım pencerelerden doğrudan sokağa atılıyor, bu da tifüs ve veba gibi salgın hastalıkların ortaya çıkmasına neden oluyordu. Yüzyıllar sonra çöpleri pencerelerden atmıyoruz, çöplüklerde saklıyoruz ve bazı ülkelerde geri dönüştürüyoruz.

Dünyada her yıl 2 milyar ton çöp üretiliyor. Rusya'da bir aile yılda 250 kg'dan fazla çöp atıyor ve bunun sonucunda 38 milyar ton birikiyor. Alan olarak, 4 milyon hektar veya tek başına İsviçre'dir. Tabii ki, çöp tek bir yerde toplanmaz, yasadışı olanlar da dahil olmak üzere binlerce çöp sahasına dağıtılır. En büyük çöp birikimleri, yüz hektarlık Guangzhou ve Hong Kong'daki çöplükler, Çin'deki Guiyu elektronik cihazlarının 5, 2 bin hektarlık çöplüğü veya 80 bin tonluk Okyanustaki Büyük Çöp Yaması.

Düzenli depolama alanlarındaki çöpler yanarak, yerel sakinlerde akciğer ve göz sorunlarına veya kansere neden olur. Çöp ayrışır, toprağa, bitkilere, yeraltı sularına ve denizlere karışır. Denizdeki balıklar dokularında biriken ve soframıza gelen plastiği yerler. Çöpler uzakta da olsa bize dokunuyor.

Çöp sorunu küreseldir. Yarı tanrı artık ona yardım etmeyecek - robotlar onun yerini aldı. Milyarlarca ton atığı işleyebilirler çünkü insanlar bunu henüz yapmıyor. Robotların nasıl bulduğuna, çöp topladığına, kirlilik kaynaklarını nasıl kontrol ettiğine ve insanlara nasıl yardım ettiğine bir göz atalım.

Robotlar - sebep ve çözüm

Robotların satış ve pazarlamaya nasıl yardımcı olduğu hakkında zaten yazmıştık: restoranlarda, otellerde misafirlerle buluşuyor, performanslarda oynuyorlar ve organizatör olarak çalışıyorlar. Uzun zaman önce üretimde insanların yerini aldılar. Ayrıca çöpleri yok etme yeteneğine de sahiptirler, ancak ilginç bir şekilde, bu çöp sorunuyla doğrudan ilişkilidirler.

Kitlesel robotizasyon, geçen yüzyılın 50'li ve 60'lı yıllarında, otomobillerden kozmetiğe kadar çeşitli ürünlerin üretimi için endüstriyel robotların tanıtılmasıyla başladı. İlk başta, robotlar damga basmak gibi basit işlemleri gerçekleştirdiler, ardından daha karmaşık işlemleri gerçekleştirdiler: kesme, kaynaklama ve parça takma. Artık, tüm üretim görevleri döngüsünün robotize edildiği tam otomatik fabrikalar zaten çalışıyor.

Robot yorulmaz, terfi istemez, tatil ücreti istemez ve grev yapmaz ve verimliliği bir insanınkinden kat kat fazladır. Dolayısıyla robotların gelişiyle birlikte daha fazla mal ve hizmet var. Daha fazla mal - daha fazla kaynak maliyeti. Daha fazla kaynak ve mal maliyeti - daha fazla çöp. Robotizasyon, üretimi daha ucuz hale getirir, daha katma değerli ürünler yaratır ve ekonomiyi hızlandırır. Üretim artarsa bu üretimin israfı da artar.

Ancak ortam hızlanamaz. Mevcut çöplerle baş edemiyor, gelecek için ne söyleyebiliriz? Doğada demir, cam veya petrol ürünlerini işleyebilecek hiçbir mekanizma, bakteri veya hayvan yoktur. Birkaç yıl önce, bazı plastik türlerini ayrıştıran bakteriler keşfedildi, ancak çok yavaş - 30 haftada 1 milimetre. Yenilerini üreten tüm fabrikalar kapansa bile, bakterilerin mevcut plastik hacmiyle başa çıkması binlerce yıl alacak.

Robotlar çöp sorunlarının nedenlerinden biridir, ancak aynı zamanda bize yardımcı olabilirler: çöpleri toplama, sıralama, atma ve geri dönüştürme.

çöp döngüsü

Robotların zincire nerede girebileceğine ve tam olarak neler yapabildiklerine çöpün yaşam döngüsüne bir göz atalım.

Üretim dışında, atıkların ömrü aşamalara ayrılmıştır:

Toplamak

sıralama

İşleme

İmha etmek

Şimdi bütün bunlar insanlar tarafından yapılıyor. Çöpleri torbalarda topluyoruz ve çöp kutularına atıyoruz. İsveç, Finlandiya veya İsviçre gibi bazı ülkelerde, ikamet edenlerin atıkları ayrıca cam, plastik, organik madde ve diğer türlere ayırmaları kanunen zorunludur. Çöp, çöp kutusuna girdikten sonra bir çöp kamyonu tarafından alınır ve bir dağıtım merkezine, ardından bir çöp sahasına veya bir atık geri dönüşüm tesisine taşınır.

Bu ilk adım - çöp toplama - robotize edilebilir.

Çöp toplama ve imha etme

Atık toplama makineleri

Çöp toplama robotizasyonunun ilk aşaması atık toplama makineleridir. İsveç'te süpermarketler, eczaneler ve benzin istasyonlarında zaten uygulandı ve çalışıyorlar. Makineler küçük evsel ve zararlı atıkları kabul eder: ampuller, piller, cilalar, yapıştırıcılar, boyalar, sprey kutuları, cam kaplar, kutular. Otomat, alınan çöpler için bir ödül verir.

İki görev bu şekilde çözülür. Birincisi, maddi teşvikleri olan insanlara hiçbir yere çöp atmamalarını öğretmektir. İkincisi, atıkların toplanmasını bir şekilde otomatikleştirmek.

Bu tür cihazlar Rusya'da hala yalnızca az sayıda bulunur - örneğin, sağlık gıda mağazaları VkusVill'de. Neredeyse iki yıldır mağazalarda pil almak için konteynerler var. Her ay yaklaşık 10 ton pil topluyorlar ve mağaza tehlikeli atıkların bertarafı için 700 bin ruble harcıyor. Bağışlanan piller için ödül yoktur, ancak gerekli değildir - her şey fedakarlık üzerinde çalışır. Ayrı olarak, pandomatlar var - plastik ve alüminyum şişeleri almak için cihazlar.

Akıllı atık kapları

İsveçlilerin komşuları, Lahey'deki Hollandalılar da bu yolu seçtiler ve akıllı çöp bidonları tanıtıyorlar. Konteynerler doluluk sensörlerine sahiptir. Bununla ilgili bilgiler günde dört kez toplama servisine iletilir. Hizmetteki yazılım, çöp miktarını analiz eder ve bir toplama programı oluşturur - verilere bağlı olarak rota her farklı olduğunda. Çöp toplayıcılar, yarı boş bidonları toplamayarak, güzergâhta gereksiz yere araç kullanmayarak ve trafik sıkışıklığına takılmadan zamandan ve paradan tasarruf sağlar. Ayrıca sistem, birkaç gün için verileri analiz ederek bir sonraki gün için bir rota planlayabilir.

Sensörler, Lahey'deki 1.400 yeraltı çöp konteynerinde. Üretici Finlandiya'dan Enevo şirketidir. Sensörler ve atık analiz yazılımları üretiyor ve 35 ülkede faaliyet gösteriyor. Sistemin devlet hizmetleri ve özel şirketler için uygulanması, otomatik toplamanın manuel toplamadan daha verimli olduğunu göstermiştir. Şirketler, sensörler ve yazılımlar kullanarak atık toplama maliyetlerinde %30 tasarruf sağlıyor. Tasarruflar bazen %50'ye kadar çıkabilir.

Rusya'da bir analog var - Wasteout şirketinden bir cihaz. Bu, yerleşik sensörlere sahip bir cihazdır: ultrasonik, sıcaklık, eğim ve kabın doluluğuna ilişkin verileri iletmek için bir radyo modülü. Sistem Enovo'ya benzer, ancak ölçümler farklı şekilde alınır, bu nedenle patent ihlal edilmez. Atık cihazları Moskova, St. Petersburg ve Kaluga'da kuruludur. Perm'de, depolama alanını yöneten Bumatika şirketi tarafından kullanılıyorlar. Cihazlar don, sıcakta çalışacak şekilde yapılandırılmıştır ve vandallara karşı korumalıdır.

Akıllı çöp kamyonları

“Akıllı” çöp konteynerleri veriyorsak, aynısını çöp kamyonları için neden yapmıyoruz? Mantıklı bir adım gibi görünüyor mu? Evet bu doğru.

2017'de iki İsveçli şirket, otomobil devi Volvo ve atık imha şirketi Renovo, ortak bir ROAR projesi başlattı - Robot tabanlı Otonom Çöp işleme veya robotik çöp kamyonu.

Çöp kamyonu bir kişi tarafından çalıştırılır, ancak işin bir kısmı otomatiktir. Sürücü tarafından yeni rotalar belirlenir ve araba onları hatırlar. Bir dahaki sefere araç, minimum yakıt tüketimi ile GPS kullanarak kendi başına konteynerlere gidecek. Çöp kamyonu, tankların ve diğer engellerin yerini hatırlar, geriye doğru hareket edebilir ve park etmiş arabaların etrafından dolaşabilir. Sensörleri takılıdır ve yolda bir kedi, çocuk veya başka bir hareketli nesne görürse araba durur. Bir kişinin yaptığı tek şey, atıkları vücuda yükleyen bir mekanizmayı çalıştırmaktır.

Bir yıl önce, aynı çöp kamyonları, tank yükünü izlemek için insansız hava araçlarıyla donatıldı. Ama proje geliştirilmedi. Drone'ları olmayan bir çöp kamyonu zaten verimli çalışıyor.

Nehirlerin ve denizlerin temizlenmesi

Ayrı bir konu denizlerin, nehirlerin ve göllerin temizlenmesidir. Suda çöpü kontrol etmek karada olduğundan daha zordur. Akıntılar atıkları çeşitli yerlere taşır, çöpler dipte veya su sütununda birikir. Akıntı yoksa, çöp kıyıda kalır ve elle çıkarılması gerekir.

Robotlar bununla nasıl başa çıkacak? Küçük başlayalım

Limanlar ve kıyı bölgeleri

RanMarine, limanlarda ve kıyı bölgelerinde yüzecek ve açık okyanusa girmeden önce atıkları toplayacak WasteShark robotunu geliştirdi. WasteShark, yüzen bir plastik "ağızlı kutu" ve bir elektrik motorudur. Kutu, sudaki çöpü “yutar” ve aynı anda su kalitesini analiz eder, deniz ve havanın sıcaklığını ölçer ve bu verileri “kıyıya” iletir. Kutu operatörü, verilere göre rotayı düzeltir.

WasteShark, Rotterdam'da test edildi ve şu anda Birleşik Krallık ve Dubai'de çöp topluyor.

Gelecekte, RanMarine büyük bir Büyük Atık Köpekbalığı robotunu bir araya getirip denize salmayı planlıyor. Bir seferde 500 kg çöp toplayabilecek. Robot, güneş panelleri tarafından desteklenecek ve bir navigatör kullanarak denizde gezinecek.

Denizler ve göller

İşlevselliğe benzer bir cihaz - Marine Drone - Fransa'da geliştirildi. Yazarlar (Uluslararası Tasarım Okulu), Büyük Çöp Yamasını ayırmaya karar verdiler. Marine Drone, WasteShark'a benzer ancak su altında yüzer. Robot, motorları ve pilleri olan ve yüzen ve kendi başına enkazı yakalayan bir çöp kutusu gibidir.

Robot, gemide çöplerin toplandığı yere yüzer, sonra indirilir ve Deniz Drone plastik şişeleri, torbaları, kartonları yakalar, aynı anda ses yayıcılarla balıkları korkutur. Sepet dolduğunda robot, toplanan atıkların alındığı ve pillerin yeniden şarj edildiği gemiye geri döner.

Deniz temizleyicilerinde birkaç gelişme daha

• Row-Bot, sudaki bakterileri temizleyen, İngiliz yapımı küçük bir robottur. Kendi içinde "sindirdiği" bakterilerin kendisinden enerji alır.

• ABD'den Seasarm - su yüzeyinden petrol ürünlerini toplayan yüzer bir konveyör.

• ClearBlueSea'den FRED - denizde plastik toplayan 30 metrelik yelken platformu.

Büyük çöp noktası

Nehirlerin, denizlerin ve göllerin kıyı tıkanıklıklarını kaldırmak nispeten basit bir iştir. Büyük Çöp Yamasına göre basit. Bu, dünyanın en büyük çöp sahası - Pasifik Okyanusu'nun ortasında bir çöp durumu. O kadar büyük ki, yakında kendi bayrağına ve BM'de bir koltuğa kavuşacak gibi görünüyor.

Spot çoğunlukla plastik ve balık ağlarından oluşur. Plastik zamanla ve tuzlu suyun etkisi altında parçalanır ve daha sonra boyutları bir santimetreden bir milimetreye veya daha azına kadar değişen parçacıklara dönüşür. Parçacıklar suda süspanse edilir ve bir "plastik çorba" oluşturur. Bu çorba planktonla beslenir, balıkla beslenir ve besin zinciri boyunca plastik masamıza gelir.

Hollandalı genç bir mucit olan Boyan Slat, bu sorunu çözmek istiyor. Bojan, hedefi plastik okyanusunu temizlemek olan bir girişim olan Ocean Cleanup'ı kurdu. Boyana'nın gelişimi, bir ağın bağlı olduğu V şeklinde, onlarca veya yüzlerce metrelik dev bir yüzer koldur. Ağ belirli bir açıyla suya batırılır ve çapalar ve küçük şamandıralar üzerinde dengelenir. Tüm yapı denize doğru uzanıyor ve akıntı sayesinde enkaz içine giriyor.

Test "çalışmaları" Hollanda, San Francisco ve Japonya kıyılarında gerçekleştirildi ve şimdi inşaat Büyük Nokta'ya doğru ilerliyor. Evet Boyan'ın tasarımı bir robot değil ama belki de en büyük çöp sorununu insan müdahalesi olmadan çözecek.

Atık ayırma ve geri dönüşüm

Bir sonraki adım sıralamadır. Çin'de sıralama ve toplamayı birleştirmeye karar verildi. Clean Robotics girişimi, bir çöp tenekesi ve bir ayırma robotu olan Trashbot'un ortak yaşamını ortaya çıkardı. Robot, kameraları, sensörleri, metal dedektörleri ve motorları olan bir çöp tenekesidir. Bir kişi robota yaklaştığında sensörler bunu algılar ve motorlar tank kapağını açar. Enkaz içeriye doğru düşer ve sistem enkazı metal, plastik ve diğer türlere ayırır.

Seçenek egzotik. Bir çöp tenekesi ve bir ayırma konveyörünün bu kadar garip melezlerini düşünmüyorsanız, klasik çöp ayırma yöntemi birkaç aşamada gerçekleşir:

Metal ve metal olmayan olarak ayırma

Ağırlığa göre sıralanmış

plastik bölümü

Kağıt ayırma

Gıda atıklarının ayrılması

Belirli kurallara göre çöpleri ayıran işçiler tarafından artıkların manuel olarak sınıflandırılması

Her aşama alt aşamalara ayrılmıştır. Her şey ülkedeki işleme işletmelerinin gelişme düzeyine bağlıdır. Farklı kaplara yerleştirilen atıklar, teknolojik işleme için özel tesislere gönderilir.

İnşaat atıklarının sınıflandırılması

Diğer monoton çalışmalarda olduğu gibi, sıralama adımı otomatiktir. Finlandiya'dan ZenRobotics şirketi, üç aşamayı tek bir aşamada birleştiren, ancak şimdiye kadar yalnızca inşaat atıkları için bir Geri Dönüştürücü teknolojisi yarattı.

Fiziksel olarak, bir robot iki manipülatör, bir taşıma bandı, hacimsel kaplar ve sensörlerdir: çeşitli türlerde video kameralar ve metal dedektörleri. Fiziksel olmayan - uyarlanabilir bir arama algoritmasına dayanan yapay zeka. Algoritma, insan beyninin işleyişinin ilkelerini kullanır. Ona çöp örnekleri gösterirler, hangi türe karşılık geldiğini gösterirler ve algoritma toplam atık kütlesinde benzer bir tane bulmayı öğrenir.

Enkaz bir konveyör bandına beslenir ve sensörler ve eğitimli bir robotun algoritması, öğenin malzemesini belirler. Robot, manipülatör ile 20 kg ağırlığa kadar bir nesneyi alır ve işleme için uygun saklama kabına veya konveyör bandına yönlendirir. Robotun doğruluğu %98'dir.

Robot bir çöp parçasını tanıyamazsa, konveyör boyunca ayrı bir kaba gidecek ve ardından tekrar konveyörün başlangıcına gidecektir. Manuel yöntemle karşılaştırıldığında, bu tür sıralama, hatalarla bile daha verimlidir. Sıralama sistemi iki veya daha fazla robottan oluşabilir. Robotun yazılımı kendi kendine öğreniyor ve ayrıca daha doğru çalışıyor.

Çin'de inşaat atıklarını temizlemek için benzer bir robot geliştirildi. Şanghay'ın bölgelerinden biri olan Songjiang'da, beş katlı bir bina büyüklüğündeki arabalar bir inşaat sahasındaki enkazı temizliyor. Atıkları yakmak için toprak, kum, tuğla ve atık olarak ayırırlar. Robotlar, büyük miktarda beton, taş veya harcı ezerek çöp sahasına taşımayı kolaylaştırır. İnşaat atıkları çok tozlu ama bu sorun bir su perdesi ile çözüldü. Robot bir saat içinde 300 ton çöp işliyor. Bu da 25 kişinin çalışmasına eşdeğerdir.

Bu robotlar pilot robotlardır. Bu yıl cihazı geliştirmeyi planlıyorlar. Tasarım, CSG Robot Base araştırma merkezi tarafından yürütülmektedir. Planlar, yılda 600 bin ton işleme seviyesine ulaşmaktır. Çin sürekli inşaat olan bir ülkedir. İnşaat sektörü, ülkenin GSYİH'sının %6-7'sini oluşturuyor, bu nedenle bu tür robotlar her yerde kullanılmaya mahkum.

Farklı türlere göre sıralama

Benzer bir sıralayıcı Almanya'da geliştirildi. Gunther Envirotech, Splitter ayıklama tesisini geliştirdi. Alman cihazı Finlandiya'daki muadillerinden farklı olarak sensör, sensör veya yazılım kullanmıyor. Bunun yerine mekanik işler: belirli bir şekle sahip burgular ve şaftlar, atıkları şekle, boyuta ve ağırlığa göre üç kategoriye ayırır. Çöpün Splitter robotu tarafından tasnif edilmesi kabadır ve birincil fraksiyonlama için uygundur.

Sıralayıcıların daha fazla evrimi, karmaşıklığın yolunu izleyecektir. Çöp beton, hafif ve ağır tuğla, gaz beton, silikat, alçı, asbest olarak ayrılacaktır. İnşaat endüstrisinin dışında, robotların daha da karmaşık hale gelmesi gerekiyor: plastik, kağıt, ahşap, elektronik cihazlar, kumaş, yiyecek atıkları, ilaçlara ayırma. Her kategori, örneğin karton ve kağıt gibi ağırlık, boyut ve türe göre bir bölüm gerektirir.

Bu yol MIT - Massachusetts Teknoloji Enstitüsü'nde zaten yolda. RoCycle robot sıralayıcı geliştiriliyor. Tasarlandığı gibi, robot malzeme türünü belirleyebilir. Bunu yapmak için dokunsal sensörleri var ve gelecekte kameralar ve bilgisayar görüşü eklenecek.

Birkaç tane daha aktif sıralama robotu var

• ABD'deki AMP Robotics'ten AMP Cortex. Robot, kartonu bir vantuzla konveyördeki döküntü akışından çıkarır. Çöp, "bulut" aracılığıyla güncellenebilen bir yazılım aracılığıyla belirlenir.

• Robotlar Liam. ABD'de modası geçmiş iPhone'ları ve İngiltere'de - resim tüplü TV'leri söküyor.

• Kanada'daki Machinex Technologies'den Robot SamurAI. Plastik, karton, kutu, ambalajı makine görüşü ile tanır. Bir robotun doğruluğu zaten bir insanınkine eşittir.

• GC "Çevre ve Enerji Teknolojileri"nden gelen atıkları ayırmak için Rus robotu. Konveyör boyunca hareket eden diğer döküntüler arasında sadece kameralar tarafından değil, kimyasal bileşim ve renk için tarama yapan bir spektrometre ile 20 tür plastiği tanır.

Henüz ürünlerini piyasaya sürmemiş genç Rus projeleri de var. Bunların arasında YotaLab'ın bir sakini olan Neuro Recycling var. Şirket, sinir ağı tarafından kontrol edilen orta ve hafif hizmet robotlarını kullanan bir atık ayırma sistemi geliştiriyor. Proje ekibinde 50'si geliştirme ile uğraşan 120 kişi var.

Robot-insan ikilisi

Atık toplama, ayırma ve geri dönüşüme robotizasyonun dahil edilmesi olasılığı gerçektir. Şimdiden, ütopik veya fantastik fikirleri dikkate almadan "eldeki" teknolojileri kullanarak, çöp ömrünün aşamalarını otomatikleştirmek ve robotize etmek mümkün.

Nasıl görünebilir?

Akıllı çöp kutuları. Dolu olduklarında "kontrol merkezine" sinyal verirler, yazılım sinyali alır ve bir rota oluşturur.

Çöpler, kendi kendine park edebilen ve yolu hatırlayan yarı otomatik bir çöp kamyonu tarafından alınır.

Aktarma noktasında çöpler robotik konveyörler tarafından plastik, cam, karton, yemek atıkları olarak ayrıştırılır ve ayrı kaplara konur. Bazı atık türleri presle sıkıştırılır, bloklar veya torbalar içinde toplanır ve ya çöp sahasına ya da atık işleme tesisine gönderilir.

Fabrikada mekanik olarak: vinçler, manipülatörler, taşıyıcılar; çöpler geri dönüşüme gönderiliyor.

İnşaat ve sivil atıkları ayırmaya yönelik konveyör robotları halihazırda çalışıyor. Atık robotizasyonu, düzenli depolama alanlarına giden atık yüzdesini azaltır ve geri dönüştürülmüş atık yüzdesini artırır. Otomasyon karlı olabilir: Bir robotu bir düzine insanla ve bir çöp kamyonunda birkaç sürücüyle değiştirmek maliyetleri düşürür ve verimliliği artırır. Bu, fabrikalarda işçi emeğinin otomasyonu ile aynı, insanlığın gelişiminde tamamen mantıklı bir aşamadır. Mutlak özerklik henüz mümkün olmasa da, çöp alanındaki robotlar ve insanlar arasındaki ilişki oldukça gerçektir.