Недавно робот по сбору клубники, разработанный командой Университета штата Вашингтон, сочетает в себе систему зрения ИИ и мягкий силиконовый захват, чтобы точно собирать скрытые плоды, продувая листья вентилятором. Лабораторные и полевые испытания показывают, что точность распознавания клубники робота достигает 80%, а точность оценки окклюзии достигает 93%. Этот прорыв является ключевым шагом на пути к коммерческому применению роботического харвестинга на фермах под открытым небом.
Клубника имеет мягкую текстуру и легко закрывается листьями, а также легко повреждается во время сбора, что создает огромные проблемы для конструкции роботизированных сборщиков. Команда во главе с Университетом штата Вашингтон разработала новый робот-сборщик, который объединяет систему зрения искусственного интеллекта, гибкие силиконовые « пальцы » и систему вентиляторов, которые могут продувать лопасти, чтобы точно определять местоположение и собирать скрытые плоды.
Результаты разработки и испытаний робота были опубликованы в июльском журнале Computers and Electronics in Agriculture. Первый автор диссертации Цзысюань Хэ (Zixuan He) в настоящее время является постдокторским научным сотрудником Орхусского университета в Дании после получения докторской степени в WSU. Среди соавторов были бывший профессор автоматизации сельского хозяйства WSU Манодж Карки (сейчас работает в Корнеллском университете) и почетный профессор Центра точного и автоматизированного сельского хозяйства WSU Цинь Чжан.
Ожидается, что рынок клубники стоимостью 20 миллиардов долларов будет расти на 6% в год в течение следующего десятилетия, но нехватка рабочей силы продолжает страдать от отрасли, что приводит к росту затрат и может ограничить урожай. Несмотря на то, что университеты и частные учреждения в течение многих лет работают над разработкой роботов для сбора урожая, их коммерческое применение все еще сталкивается с узкими местами — клубника часто закрывается листьями, что затрудняет идентификацию и сбор роботов.
Карки отметил: « Такие инновационные решения имеют решающее значение для повышения доступности плодов и эффективности сбора и могут значительно повысить практическую применимость роботов-сборщиков. "Предыдущие исследования в основном были сосредоточены на тепличном выращивании или модели « возвышенного выращивания » (плоды падают под растениями с меньшим затенением), в то время как команда WSU разработала более сложные системы для открытых полевых условий.
Робот оснащен четырехколесной платформой и оснащен системой зрения ИИ: синхронно захватывает цветные изображения и информацию о глубине с помощью 3D-камеры, а модель машинного обучения использует для сопоставления характеристик плодов с пространственными данными для определения местоположения клубники. Ключевое нововведение заключается в системе вентилятора-стабильный поток воздуха выдувается через трубопровод рядом с мягким захватчиком, отталкивая лопасти, чтобы захват приблизился к плоду. Эксперименты показывают, что коэффициент сбора составляет 58%, когда вентилятор не используется, и увеличивается до 74% после включения.
В настоящее время система собирает одну клубнику в среднем за 20 секунд, а в будущем необходимо еще больше повысить эффективность и скорость. По словам Хэ Цзысюаня, система вентиляторов может быть расширена до других роботов по сбору сельскохозяйственных культур, таких как виноград, которые имеют проблемы с затоплением. Он считает, что роботы не полностью заменят рабочую силу в краткосрочной перспективе, а будут эффективным дополнением к нехватке рабочей силы: «Хотя он не может полностью заменить рабочую силу в настоящее время, он станет очень перспективным вспомогательным решением, когда рабочей силы в полевых условиях».
