GTRI Agricultural Technology Research Program

Программа была создана в 1973 году по инициативе Федерации птицеводов Джорджии. Организация обратилась в Генеральную Ассамблею штата Джорджия с просьбой выделить 100 000 долларов для привлечения Инженерной экспериментальной станции Технологического института Джорджии (ныне GTRI) к исследованиям в поддержку птицеводческой отрасли. С момента своего создания ATRP работает в сотрудничестве с Федерацией птицеводов Джорджии при финансировании со стороны Генеральной ассамблеи штата.

Название самой программы — Agricultural Technology Research Program (ATRP) — оставалось неизменным с момента основания. Однако вышестоящее подразделение, в которое она входила, со временем меняло своё наименование. Изначально ATRP была частью Отдела технологий пищевой промышленности (Food Processing Technology Division, FPTD)^[7], который впоследствии был переименован в Отдел интеллектуальных устойчивых технологий (Intelligent Sustainable Technologies Division, ISTD).

Одной из ключевых фигур в истории программы является Крейг Уайвилл (Craig Wyvill), который занимал пост руководителя дольше всех — с 1982 по 2009 год.

Руководителем Отдела интеллектуальных устойчивых технологий (Intelligent Sustainable Technologies Division, ISTD), в структуру которого входит программа, является Гэри МакМюррей (Gary McMurray)^[8]. Непосредственно программой ATRP руководит Дуг Бриттон (Doug Britton), который также занимает пост заместителя руководителя отдела ISTD^[9].

По состоянию на ноябрь 2025 года основной штат программы насчитывает 20 сотрудников, включая руководство, научных и инженерных работников, а также административный персонал; в это число не входят студенты, которые привлекаются к работе в рамках отдельных стажёрских программ^[9].

Программа является старейшей программой GTRI, финансируемой штатом, и ежегодно получает более 2 миллионов долларов от Законодательного собрания Джорджии^[10]. Помимо государственных ассигнований, программа активно привлекает внешние средства: за последний год исследователи ATRP получили более 2 миллионов долларов дополнительного финансирования из федеральных грантов и от промышленных партнёров. Например, в 2023 году в рамках гранта от Министерства сельского хозяйства США (USDA) на сумму 5 миллионов долларов, направленного на развитие робототехники в птицепереработке, Технологический институт Джорджии получил 2 миллиона долларов на автоматизацию технологических линий^[11].

Научные исследования в области робототехники и автоматизации сосредоточены преимущественно на интегрированных «интеллектуальных» автоматизированных системах. Такие системы открывают широкие возможности для повышения производительности в птицеперерабатывающей и пищевой промышленности. Внедряются передовые сенсоры, робототехнические решения, технологии компьютерного моделирования и управления для решения уникальных промышленных задач^[12][13].

Среди ключевых разработок для птицеперерабатывающей промышленности — интеллектуальная система резки и обвалки, использующая 3D-визуализацию для создания модели тушки, что позволяет роботу выполнять точные разрезы для отделения мяса от костей, максимизируя выход продукции^[14][15]. В 2014—2016 годах для автоматизации процесса загрузки куриных тушек на конусы для обвалки был адаптирован коллаборативный робот Baxter^[16]. Более поздние разработки включают систему удалённого управления «human-in-the-loop» (с 2021 года), которая позволяет оператору управлять роботами в производственных цехах с помощью технологии виртуальной реальности (VR)^[17], а также полуавтоматизированную систему для перевешивания тушек, представленную в 2025 году для снижения физической нагрузки на работников^[18].

Для автоматизации задач непосредственно в птичниках был разработан мобильный робот-помощник «Gohbot» (также известный как «Go-Bot»). Концепция появилась в 2013 году, а к 2024 году проект дошёл до стадии полевых испытаний с целью дальнейшей коммерциализации^[19]. Робот предназначен для автономной навигации, мониторинга состояния птиц и оборудования, а также сбора яиц с пола^[18][20].

Исследования ATRP выходят и за рамки птицеводства. В 2022 году был представлен прототип мягкого роботизированного захвата для сбора хрупких ягод, таких как ежевика, без их повреждения^[14]. Также ведётся работа над роботом «Peachy Robot» для выполнения трудоёмких задач по прореживанию и обрезке персиковых деревьев.

Исследования передовых решений в области визуализации и сенсорных систем направлены на создание комплексов для сортировки и инспекции с использованием стереоскопической 3D-съёмки, методов по времени пролёта, а также видимого, инфракрасного и ультрафиолетового диапазонов^[21]. Программой уже внедрены несколько коммерчески реализуемых дизайнов. Среди последних примеров — совершенствование технологии обвалки кур и контроля качества хлебобулочных изделий^[22][23].

В период с 2012 по 2025 год одним из направлений исследований стало применение виртуальной реальности (VR) для создания сред, в которых можно тестировать и оптимизировать системы для птицепереработки. VR используется для отработки траекторий резки на виртуальных моделях и проектирования роботизированных захватов без создания физических прототипов. В 2022 году ATRP подала предварительную заявку на патент на свои исследования в этой области, которые также направлены на решение проблемы нехватки рабочей силы за счёт удалённого управления роботизированными системами^[24].

В области сенсорики ключевые разработки включают создание датчиков для мониторинга в реальном времени. В мае 2025 года была анонсирована совместная работа GTRI и Службы сельскохозяйственных исследований Министерства сельского хозяйства США (USDA ARS) над созданием сенсора для контроля уровня надуксусной кислоты (PAA) в процессе переработки птицы^[25]. Кроме того, ведётся работа по оптимизации микросенсорной системы для измерения уровня аммиака в птичниках. Последние усовершенствования направлены на повышение устойчивости сенсора к изменениям влажности и температуры, а предварительные тесты показали его способность обнаруживать аммиак в концентрациях от 1 до 100 частей на миллион (ppm)^[24].

Исследования в сфере окружающей среды и энергетики направлены на внедрение новых технологий, способствующих сокращению расхода воды и образования отходов, а также на извлечение тепла и создание продуктов с добавленной стоимостью в результате переработки. Особое внимание уделяется совершенствованию технологий рециркуляции — не только воды, но и, например, маринадов и рассолов, что уменьшает нагрузку на очистные сооружения. Проводятся исследования по повышению эффективности переработки отходов, вторичного использования побочных продуктов и преобразованию малокачественных жиров и масел в высокосортные виды топлива^[26][27].

В период с 2012 по 2025 год разработки были сосредоточены на конкретных технологических решениях. Одной из ключевых стала динамическая система фильтрации (Dynamic Filtration System), предназначенная для эффективного удаления твёрдых частиц и жиров из сточных вод птицеперерабатывающих предприятий. После успешных производственных испытаний в 2021 финансовом году технология была лицензирована для коммерческого использования с целью повторного применения воды на производстве^[28].

Другим направлением стало применение нанотехнологий. Был разработан инновационный метод удаления фосфора из сточных вод с помощью магнитных наночастиц, что является более экологичной альтернативой традиционным химическим методам^[29]. Похожий подход, основанный на хемосорбции, был применён для удаления свободных жирных кислот из переработанных масел, что повышает их качество и срок хранения^[30].

В годовом отчёте за 2014 год также упоминалась разработка портативного микро-газового хроматографа, предназначенного для раннего обнаружения болезней у сельскохозяйственных культур путём анализа выделяемых ими газов. Это позволяет фермерам принимать меры до появления видимых симптомов и сокращать потери урожая^[29].

Исследования по обеспечению безопасности работников направлены на поиск новых методов снижения риска производственных травм. В частности, была разработана система Ergonomic Work Assessment System (EWAS) для оценки эргономических рисков на реальных производственных площадках^[31][32].

Хотя система EWAS была важным инструментом в ранних исследованиях, в период с 2012 по 2025 год фокус программы сместился на решение эргономических задач путём внедрения робототехники и автоматизации. Современные проекты направлены на устранение наиболее тяжёлых ручных операций, что значительно улучшает эргономику на производстве^[33]. Таким образом, принципы эргономики интегрируются в разработку комплексных автоматизированных систем, а не развиваются в рамках EWAS как отдельного инструмента.

Исследования в области обеспечения безопасности продукции связаны с совершенствованием технологий контроля процесса и качества продукта. Разработки включают создание передовых сенсорных технологий: в сотрудничестве со Службой сельскохозяйственных исследований Министерства сельского хозяйства США (USDA ARS) была создана система для мониторинга в реальном времени уровня надуксусной кислоты, используемой в качестве антимикробного средства. Ведутся работы по созданию биосенсоров для быстрого обнаружения патогенов, в том числе с использованием метода гигантского комбинационного рассеяния (SERS)^[34], и датчиков летучих органических соединений для предотвращения заражения арахиса афлатоксинами^[35]. Программа также является разработчиком сенсора для автоматического определения уровня хлора в воде для охлаждения птицы^[36].

Другое важное направление — разработка новых методов борьбы с патогенами. Исследования показали, что применение ультразвука в сочетании с дезинфицирующими средствами может повысить эффективность уничтожения сальмонеллы в воде для охлаждения тушек птицы^[37]. Также ATRP исследует использование ледяной суспензии (смеси мелких кристаллов льда и воды) как альтернативного метода охлаждения тушек. Этот метод не только обеспечивает более быстрое охлаждение, но и обладает антимикробными свойствами, при этом сокращая потребление воды и энергии^[35]. Для повышения безопасности конечного продукта были созданы системы машинного зрения для обнаружения костей на конвейерной линии^[34].

Программа ATRP располагает комплексом специализированных лабораторий в здании «Food Processing Technology Building» для проведения исследований:

• Лаборатория исследований в области автоматизации — для изучения робототехники, компьютерного зрения и эргономики.
• Лаборатория электроники — для создания и анализа электронных систем.
• Лаборатория разработки и интеграции систем — для проектирования программного обеспечения и прототипов систем.
• Экологическая лаборатория — с возможностями полного химического и биологического анализа.
• Оптическая лаборатория — для оценки и проектирования систем визуализации.

Инженеры ATRP оказывают бесплатную техническую поддержку участникам птицеводческой отрасли Джорджии. Программа рассчитана на помощь компаниям и частным лицам, не имеющим доступа к инженерной экспертизе в таких вопросах, как автоматизация, управление отходами, эргономика, экономическая эффективность, производственная безопасность и здоровье.

Ежегодно оказывается свыше 30 технических консультаций для организаций и частных клиентов по всему штату. Объём помощи варьируется — от простых консультаций до масштабных выездных обследований с выдачей подробного отчёта и рекомендаций. Программа использует отзывы и запросы для формирования новых исследовательских проектов.

ATRP использует информационные бюллетени, семинары, исследования, тематические и технические отчёты, а также статьи в отраслевых изданиях для передачи практических результатов и экспертизы. В частности, программа выпускает журнал PoultryTech^[38], который выходит три раза в год и распространяется бесплатно подписчикам.

Программа является одним из спонсоров ежегодной Национальной конференции по безопасности в птицеводстве (National Safety Conference for the Poultry Industry), организуемой совместно с Ассоциацией птицеводства и яиц США (USPOULTRY)^[39]. Это трёхдневное мероприятие служит национальной площадкой для обмена опытом в области управления безопасностью на птицеводческих предприятиях^[40]. Конференция 2024 года прошла 19-21 августа в Дестине, штат Флорида, и была посвящена темам законодательных обновлений, культуры безопасности и профессионального здоровья^[39]. Мероприятие 2025 года состоялось 18-20 августа в том же месте^[41][42]. В его повестку дня вошли вопросы взаимодействия с Управлением по охране труда и технике безопасности (OSHA), обращения с «вечными химикатами» (PFAS) и применения искусственного интеллекта в сфере безопасности^[40][43].