Інженери-агрономи розробляють роботизованого проріджувача зелених плодів
Сільськогосподарські інженери штату Пенсільванія вперше розробили прототип «кінцевого ефектора», здатного вправно видаляти непотрібні яблука з дерев — перший крок до роботизованого проріджування зелених плодів.
За словами Лонг Хе, доцента сільськогосподарської та біологічної інженерії, розробка важлива, тому що ручне проріджування є трудомістким завданням, а скорочення робочої сили у виробництві яблук робить ручне проріджування економічно невигідним. Його дослідницька група у Коледжі сільськогосподарських наук провела нове дослідження, що призвело до створення робочого органу.
Урожай яблук є цінним сільськогосподарським товаром у США, річний обсяг виробництва якого становить майже 10 мільярдів фунтів стерлінгів, а вартість оцінюється майже у 3 мільярди доларів, за словами Хе, лідера досліджень у галузі сільськогосподарської робототехніки, який раніше розробляв автоматизовані компоненти для вирощування грибів. збирання та обрізка яблуні. Проріджування зелених плодів - процес видалення зайвих плодів на початку літа, в основному для збільшення розміру і якості плодів, що залишилися - є одним з найбільш важливих аспектів вирощування яблук.
"Зрештою - ми сподіваємося, що в наступному десятилітті - цей кінцевий ефектор буде об'єднаний з компонентом машинного зору та системою пересування, створюючи механізм, який зрештою зможе виконувати роботизоване проріджування зелених фруктів у яблуневих садах", - сказав він. "Я розумію, що це звучить дико футуристично, але я думаю, що це те, до чого ми рухаємося, рано чи пізно, і цей кінцевий ефектор був необхідним першим кроком".
Перш ніж розпочати розробку робочого органу, провідний дослідник Магні Хуссейн, докторант Департаменту сільськогосподарської та біологічної інженерії, провів серію тестів на динаміку видалення плодів, щоб визначити сили, необхідні для роботизованого проріджування з використанням витягування або витягування стебел. Робота по брізанню трьох різних сортів яблуні була проведена в Центрі досліджень та розповсюдження фруктів штату Пенсільванія в Біглервіллі, на півдні центральної частини Пенсільванії.
Виявивши, що видалення плодів за допомогою методу висмикування призводить до частого відшарування стебла на кінці шпори, що може залишити рану, яка торкається сусідніх плодів у пензлі, Хуссейн побудував прототип кінцевого ефектора для обрізання стебла і провів великі польові випробування. Він протестував дві зміни прототипу кінцевого эффектора: один поміщав робочий орган переносний стрижень; інший інтегрує робочий орган із роботизованим маніпулятором.
Дослідники нещодавно повідомили у Журналі Американського товариства інженерів-агрономів та біологічних інженерів, що показники успіху видалення зелених плодів для всіх експериментів з кінцевим ефектором-прототипом перевищували 90%. З'єднання робочого органу з роботизованим маніпулятором продемонструвало потенціал роботизованої системи збору зелених фруктів для видалення фруктів у різних місцях та орієнтаціях. Дослідники припустили, що роботизоване проріджування зелених фруктів потенційно може бути настільки ж вибірковим, як і ручне проріджування.
"Хуссейн і Хе вже готуються до наступного етапу досліджень, і робота має бути складною. Хуссейн зараз працює над компонентом машинного зору всієї роботизованої системи, «намагаючись, так би мовити, спроектувати його з нуля", - сказав він. необхідно враховувати кілька компонентів.
"Передусім, він повинен виявляти зелені фрукти, і я впровадив у систему алгоритм глибокого навчання, щоб вона могла не тільки виявляти зелені фрукти в оточенні дерев, а й генерувати їх піксельні маски", - сказав Хуссейн. . «І потім, крім виявлення фруктів, я також вставляю алгоритм, який дозволить йому визначати орієнтацію фруктів. Тому що, коли ви намагаєтеся видалити зелені фрукти, знання їх орієнтації є важливим для правильної орієнтації робочого органу для видалення фруктів».
Джеймс Шупп, професор садівництва, і Пауль Хайнеманн, професор сільськогосподарської та біологічної інженерії, також зробили свій внесок у це дослідження. Це дослідження було частково підтримане Національним інститутом продовольства та сільського господарства Міністерства сільського господарства США.
Також читайте: