Трио робототехников из CREATE Lab, EPFL, в Швейцарии, спроектировали, построили и протестировали робота, который может собирать малину. В своем проекте, опубликованном в журнале Communications Engineering, Кай Юнге, Катарина Пирес и Джози Хьюз разработали и протестировали своего робота, основанного на новой идее снизить затраты на проектирование роботов для сбора фруктов.
За последние несколько лет спрос на продовольствие вырос вместе с ростом населения. В ответ на это ученые ищут способы производить больше продуктов питания на разумных условиях. Один из подходов предполагает использование роботов вместо людей для выполнения ручного труда, такого как сбор фруктов.
Сбор практически любых фруктов в больших масштабах по своей природе является трудоемким процессом, а сбор урожая фруктов считается относительно дорогостоящей операцией. Таким образом, ученые работают над использованием роботов для сбора фруктов. Для некоторых культур это оказалось более трудным делом, чем для других. Собирать малину, например, роботу сложно, поскольку для этого требуется множество навыков. Робот должен уметь определять, какой фрукт спелый, и он должен быть способен срывать каждый фрукт по отдельности, не нанося никакого ущерба хрупким плодам.
Полевые испытания всего трубопровода. Показаны три последовательности сбора урожая. Автор: Кай Юнге.
Собрать малину, не повредив ее, сложнее, чем другие фрукты, потому что при сборе приходится захватывать плод вокруг его сердцевины, а не плодоножки. Слишком сильное сдавливание приводит к раздавливанию плодов. Другой проблемой для таких специфических приложений является огромное количество времени, затрачиваемого на обучение и тестирование в полевых условиях. В этой новой работе исследователи из Швейцарии попытались решить обе проблемы, используя новый подход — обучая роботов тому, что делать, с помощью искусственных растений и фруктов. Таким образом, работа команды включала в себя проектирование как робота, так и искусственного растения малины.
Исследовательская группа обнаружила, что позволить роботу научиться многократно собирать фрукты в тестовой лаборатории значительно быстрее и дешевле, чем делать это в полевых условиях. Созданный ими робот использует захваты для сбора урожая, а также камеры и программное обеспечение для определения целей по фруктам. Многократно практикуясь в лаборатории, робот научился лучше распознавать и собирать малину. Затем команда вышла на улицу и протестировала навыки роботов по сбору малины на реальных фруктах.
Крупным планом робот для сбора малины в теплице малиновой фермы, где были проведены все полевые эксперименты, готовится к сбору плодов. Автор: Кай Юнге.
Роботы оказались хуже людей, выбирая только 60% подходящих целей без повреждений. Это сопоставимо примерно с 90% для сборщиков-людей. Исследователи предполагают, что их работа на данный момент доказывает, что процесс может работать и что улучшения, вероятно, могут повысить точность до человеческого уровня.