Zelfs koeien hebben emoties en een gelukkige koe is een betere melkproducent dan een koe die onder stress staat. Maar hoe lezen melkveehouders een individueel rund dat niet bekend staat om zijn gezichtsuitdrukking bij een kudde van maximaal 10, 000?

Richard Voyles, een professor aan het Purdue Polytechnic Institute, is van mening dat kunstmatige intelligentie en robotica de sleutel kunnen zijn om melkveehouders diepgaande gegevens te verstrekken over de status van hun veestapel, inclusief ziekte of angst.

"In de akkerbouw, we geven niet om individuele korenaren of tarwekorrels in vergelijking met een heel veld, " zei hij. "Maar we geven om individuele koeien of varkens. Elk individueel dier eet anders en wordt anders ziek.

"Het punt is, dieren goed behandelen verhoogt de productiviteit met maar liefst 15%. Het is een forse stijging."

Voyles werkt samen met technische en landbouwcollega's van Purdue en twee andere universiteiten aan twee onderzoeksprojecten om vee- en melkveehouders te voorzien van een schat aan nieuwe informatie over hun kuddes. Beide projecten ontvingen financiering van het Amerikaanse ministerie van landbouw.

In tegenstelling tot een korenveld, het is moeilijk om de gezondheid van een kudde koeien te bepalen door er gewoon met een drone over te vliegen. Met dat in gedachten, Voyles bekijkt het probleem van binnenuit met behulp van robotpillen die door de koeien worden ingenomen.

De kleine robots zijn mobiel, waardoor beweging tussen elk van de vier maagkamers in een koe mogelijk is.

"Dit is waar AI binnenkomt, " zei hij. "We moeten die robots kunnen verplaatsen, zodat we op alle niveaus een idee hebben van wat er daarbinnen gebeurt om dingen echt te begrijpen."

De prototypes zijn groter en gemaakt van polymeren, dus op dit punt lossen ze niet op in de maagzuren. Dergelijke pillen zouden naar verwachting door mensen worden doorgegeven. Maar dieren zoals koeien halen voedingsstoffen uit plantaardig voedsel door het voorafgaand aan de spijsvertering in een gecompartimenteerde maag te fermenteren. Dus vaste stoffen, in plaats van te worden gepasseerd, worden uitgebraakt en opnieuw gekauwd.

onderzoekers, inclusief dierwetenschappers, werken met Voyles, kijken naar nieuwe voortbewegingsmethodologie voor de robots. Ze moeten een zeer laag stroomverbruik hebben en afhankelijk zijn van externe detectie en voeding en opladen.

De inwendige organen van een koe maken beweging - of gewoon in een van de maagkamers blijven - een moeilijk voorstel.

"Koemagen ervaren constant samentrekkingen en verplaatsen dingen terwijl ze onverteerbare eiwitten omzetten in verteerbare eiwitten, "Zei Voyles. "We moeten echt in de maagkamer blijven, want het is erg complex, zeer gelaagd. Maar wat er gebeurt, is dat de pil altijd op de verkeerde plaats belandt als ze niet robotachtig zijn."

Voyles is hoofd van het Collaborative Robotics Lab bij Purdue, zijn onderzoek toespitst op nieuwe robotmechanismen, sensoren, zelf-adaptieve software en real-time controles. Aanvankelijk ingeschakeld voor robotica tijdens het nucleaire incident op Three Mile Island als Purdue-student, Voyles zei dat het verband tussen technische theorie, echte technologische problemen en technische oplossingen winden hem op vanuit zowel het perspectief van Engineering als Engineering Technology

Voyles werkt samen met collega's van Penn State en Virginia Tech om een ​​op duizendpoot geïnspireerd voortbewegingssysteem voor in de dieren te ontwikkelen dat inherent veilig is. Hij gelooft de pillen, met verdere ontwikkeling, zou uiteindelijk kunnen worden gebruikt in menselijke chirurgie en welzijn.

Gecombineerd met de robotpillen is de tweede fase van het werk:het ontwikkelen van een lichaamssensornetwerk voor hele kuddes tegelijk, waardoor boeren op elk moment de gezondheid van de koeien beter kunnen monitoren.

De robotpillen kunnen gegevens veilig verbinden met een halsband op de koe, die vervolgens via een mobiele telefoon of een wifi-signaal naar een netwerk wordt verzonden. Zowel de robotpillen als het netwerkonderzoek worden gefinancierd door de National Science Foundation en het Amerikaanse ministerie van landbouw.

"Ze bewegen zich in grote kuddes, dus we moeten dingen weten zoals wie hoest en waar, "Zei Voyles. "Moeten we ze isoleren, is er sprake van ziekte, hebben ze medicijnen nodig?"

Hij zei dat boeren meer specifiek konden vaststellen welke koeien ziek zijn, het terugdringen van ingrijpende toepassingen van antibiotica tot alleen de dieren die het nodig hebben.

Het gebruik gaat verder dan medicijnen tot dagelijks onderhoud zoals voeding. Melkkoeien worden minimaal twee keer per dag gevoerd, zo niet meer, dus er zijn veel mogelijkheden om hun dieet aan te passen met vitamines, mineralen en andere supplementen op een natuurlijke manier. Maar we moeten individuele koeien volgen.

"Als we dit netwerk gebruiken om de gegevens over de hele boerderij als een digitaal weefsel terug naar de boeren te brengen, ze kunnen beslissingen nemen en die vervolgens terugsturen naar zaken als robotvoeders, ' zei Voyles.

Met dit als basis, Voyles voorziet het bouwen van uitgebreide netwerken met verschillende analyseniveaus met behulp van kunstmatige intelligentie en het aggregeren van het gedrag van een dier in het gedrag van de kudde.

Het gebruik van technologie om de kwaliteit en productiviteit van de veehouderij te verbeteren gaat verder dan een zakelijk standpunt. Er is een potentieel voor grote wereldwijde effecten op het gebied van land- en watergebruik

"Er zit een belangrijk aspect van duurzaamheid in als je het hier over hebt, "Voyles zei. "Als je de gezondheid en productiviteit van de dieren kunt verbeteren, je kunt methaan verminderen. Je kunt ook hun water- en landgebruik optimaliseren en tegelijkertijd hun welzijn verbeteren."