Исследователи из Университета штата Вашингтон создали роботизированную систему для сбора клубники, способную находить и собирать ягоды, скрытые под листвой. Раньше автоматизация сбора урожая не справлялась с этой задачей. Новая система оснащена искусственным интеллектом для машинного зрения, мягкими силиконовыми захватами и вентилятором, который аккуратно перемещает листья, открывая доступ к спрятанным плодам.
Лабораторные и полевые тесты показали, что робот с точностью 80% распознает клубнику и в 93% случаев определяет, закрыта ли ягода. Внедрение системы с вентилятором существенно повысило производительность: без нее робот собирал лишь 58% видимой клубники, а с вентилятором этот показатель вырос до 74%. Однако процесс все равно остается довольно медленным: в среднем на сбор одного плода уходит около 20 секунд.
Исследование, опубликованное в июле в журнале Computers and Electronics in Agriculture, проводилось под руководством Цзысюаня Хэ. Это часть его докторской диссертации на факультете инженерии биологических систем Вашингтонского университета. Сейчас Цзысюань работает постдоком в Орхусском университете в Дании. Среди соавторов исследования — Манодж Карки, который был профессором Вашингтонского университета, а сейчас работает в Корнеллском университете, и Цинь Чжан, почетный профессор и бывший директор Центра точных и автоматизированных сельскохозяйственных систем Вашингтонского университета.
Проект направлен на создание экономически эффективного способа выращивания клубники в открытом грунте. Это сложная задача для автоматизации, так как ягоды хрупкие и часто скрыты под листьями. Ранее разработанные роботизированные системы сбора урожая в основном работали в теплицах или на приподнятых грядках, где обзор был менее ограничен.
Робот, созданный в Университете штата Вашингтон, — это четырехколесная платформа, которая перемещается по рядам клубники. Он использует 3D-камеры для получения цветных изображений и данных о глубине. Эти сведения обрабатываются с помощью модели машинного обучения, которая определяет местоположение каждой ягоды. Затем робот решает, как использовать захваты для сбора урожая, и с помощью вентилятора отодвигает листья в нужных местах.
Мировой рынок клубники, оцениваемый в 20 миллиардов долларов, ежегодно растет на 6%. Из-за нехватки рабочих в этом секторе растет интерес к автоматизации. Однако ученые предупреждают, что роботы вряд ли полностью заменят людей в ближайшее время. Скорее всего, они будут помогать собирать урожай, особенно там, где не хватает сезонных работников. Подход, разработанный для клубники, можно применить и к другим культурам, например, к винограду, где тоже есть проблемы с уборкой.