Robot, który zbierze jabłka, gruszki i przytnie drzewa
Problem braku rąk do pracy jest najbardziej odczuwalny w okresie zbiorów owoców, jednak nie tylko, wielu sadowników zrezygnowało z cięcia ręcznego na rzecz mechanicznego. Roboty do zbiorów owoców to rozwiązania, które powoli wkraczają do sadów, jednak nie są to tanie rozwiązania, dlatego im więcej funkcji będzie posiadał taki robot, tym lepiej. Będzie on ekonomicznie opłacalny tylko wtedy, gdy będzie można go używać do czegoś więcej niż tylko zbierania owoców.
Projekt Next Fruit 4.0 firmy Agro Food Robotics opracowuje chwytaki i nożyce do przycinania, które mogą automatycznie wybierać odpowiednie owoce do zbioru i gałęzie do przycinania na podstawie analizy obrazu.
„Sektor naprawdę potrzebuje zautomatyzowanych rozwiązań” – mówi Jochen Hemming, naukowiec z firmy Agro Food Robotics. „Jednak roboty do zbiorów są wciąż w fazie rozwoju, a kiedy będą gotowe do użycia, będą drogie”.
W ramach projektu Next Fruit 4.0 Hemming i jego zespół współpracują z firmami zajmującymi się produkcją owoców i robotyką, aby opracować wielofunkcyjnego robota. Zbiory trwają tylko kilka tygodni, ale ten sam robot, który zbiera owoce, może być również używany do innych zadań w sadzie. „Uważamy, że robot sadowniczy powinien być w stanie zrobić coś więcej niż tylko zbierać owoce” – mówi Hemming. „Może na przykład usuwać chwasty i wykonywać cięcie drzew. To sprawi, że inwestycja będzie o wiele bardziej opłacalna dla producentów”.
Wielofunkcyjny robot sadowniczy jest autonomicznym pojazdem wyposażonym w pojemnik na owoce i zrobotyzowane ramię, do którego hodowca może przyczepić kilka różnych „rąk” (chwytaki lub inne narzędzia). Posiada również system detekcji, który wykonuje i analizuje obrazy z wykorzystaniem sztucznej inteligencji. Podczas zbiorów robot przejeżdża przez sad, odnajduje dojrzałe owoce, zrywa je z drzewa i umieszcza w skrzyni. Brzmi banalnie, ale takie nie jest. „Problemem jest zmienność natury” – mówi Hemming. „Żadne jabłko czy gruszka nie są takie same, a drzewo to złożona struktura 3D. Robot musi sobie z tym poradzić”.
Rozwój chwytaków do zbierania jabłek jest już zaawansowany na całym świecie, ale prace nad chwytakami do gruszek są jeszcze w powijakach, dlatego naukowcy postanowili najpierw skoncentrować się na tym rynku. „Zbieranie gruszek wymaga innej techniki niż zbieranie jabłek” – wyjaśnia Hemming. „Co ważne, szypułka musi pozostać na gruszce, ponieważ w przeciwnym razie owoc szybciej gnije. Zatem właściwa technika zbierania obejmuje nie tylko dokładne określenie pozycji owocu, ale także jego orientacji”. Będzie również badał, czy czujnik siły w chwytaku mógłby pomóc w tej precyzyjnej pracy.
Hemming współpracuje również z producentami czerwonych porzeczek, którzy potrzebują robotów, które zimą automatycznie przycinają krzewy. W tym celu naukowcy najpierw opracują automatyczne nożyce do przycinania krzewów jagodowych, a dopiero później nożyce do jabłoni i gruszy, które mają bardziej złożone gałęzie.
„Dużym wyzwaniem w przycinaniu jest to, że robot musi być w stanie rozpoznać jednoroczne i dwuletnie gałęzie. Badamy, czy system kamer może rozpoznać niewielkie różnice w kolorze i pąkach na jednorocznych i dwuletnich gałęziach i czy możemy opracować zestaw zasad określających, które gałęzie robot powinien przycinać”. Wkrótce rozpoczną się pierwsze próby.
Projekt Next Fruit 4.0 rozpoczął się w 2020 r. i zakończy się w 2024 r. Hemming ma nadzieję, że chwytak do gruszek i nożyce do przycinania jagód, jabłek i gruszek będą do tego czasu działały wydajnie. W międzyczasie naukowcy i współpracujące firmy badają możliwości jeszcze większej liczby narzędzi dla robota. „Można również użyć tych robotów do precyzyjnego opryskiwania chorób pojedynczych drzew. Im więcej funkcji można połączyć, tym lepiej. Robot stanie się ekonomicznie opłacalny tylko wtedy, gdy będzie można go używać do czegoś więcej niż tylko zbierania lub przycinania”, podsumowuje Hemming.